JP2549725B2 - 低温、高強度ニッケル・パラジウム基ろう接合金 - Google Patents
低温、高強度ニッケル・パラジウム基ろう接合金Info
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3033—Ni as the principal constituent
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C5/00—Alloys based on noble metals
- C22C5/04—Alloys based on a platinum group metal
Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は特に超硬合金（cemented carbide、焼結
炭化物合金という。）部品のろう接（brazing）に有用
な低温・高強度ニッケル・パラジウム基合金に関する。
特に、この発明はコバルトおよびある種のメタロイドを
含有し950℃より低い液相温度を持つニッケル・パラジ
ウム合金に関する。
炭化物合金という。）部品のろう接（brazing）に有用
な低温・高強度ニッケル・パラジウム基合金に関する。
特に、この発明はコバルトおよびある種のメタロイドを
含有し950℃より低い液相温度を持つニッケル・パラジ
ウム合金に関する。
発明の背景 ろう接はしばしば異質の組成の部材をお互いに接合す
る方法である。典型的には、一体に接合される部材の融
点よりも低い融点を持つ溶加金属（fillermetal）は一
組立品を形成する部材間に挿入される。組立部材の接合
部および溶加金属は、次いで溶加金属を溶融するために
充分な、しかし、一般的には部材の融点よりも低い温度
に加熱される。冷却後、強力な、空隙のない接合が形成
される。
る方法である。典型的には、一体に接合される部材の融
点よりも低い融点を持つ溶加金属（fillermetal）は一
組立品を形成する部材間に挿入される。組立部材の接合
部および溶加金属は、次いで溶加金属を溶融するために
充分な、しかし、一般的には部材の融点よりも低い温度
に加熱される。冷却後、強力な、空隙のない接合が形成
される。
ろう接法によって製造される製品の一種は超硬合金の
切削工具である。これらの工具は通常は超硬合金切削チ
ップをホルダーすなわちシャンク（shank）にろう接す
ることにより形成される。これらの工具の多くは高温、
高応力および高いエロージョン条件にさらす条件下で使
用される、例えば油井探査および井戸掘削用のドリルビ
ットとして使用される。従って、採用するろう接溶加金
属は高温強度、耐食性および耐エロージョン性に優れて
いることを保証する必要がある。
切削工具である。これらの工具は通常は超硬合金切削チ
ップをホルダーすなわちシャンク（shank）にろう接す
ることにより形成される。これらの工具の多くは高温、
高応力および高いエロージョン条件にさらす条件下で使
用される、例えば油井探査および井戸掘削用のドリルビ
ットとして使用される。従って、採用するろう接溶加金
属は高温強度、耐食性および耐エロージョン性に優れて
いることを保証する必要がある。
しかし、超硬合金工具における特別の問題は、非均一
な熱膨張によって生じる応力分配（stress distributi
on）のグラジエントで、時には温和なグラジエント下で
さえ、超硬合金工具は脆く破断しがちであるということ
である。したがって、使用するろう接溶加金属が熱膨張
によってひきおこされる応力を減少するように低融点を
示すことが最も重要である。更に最近では、低温ろう接
金属の必用性が多結晶ダイヤモンド研削チップを含む超
硬金属工具の製造のために認められるようになった。特
に、これらのダイヤモンド・チップの工具の製造におい
て、ダイヤモンド・チップの超硬合金カッターのシャン
クへのろう接は多結晶ダイヤモンド・チップが高い熱不
安定性の程度を示すので低温で実施されねばならない。
な熱膨張によって生じる応力分配（stress distributi
on）のグラジエントで、時には温和なグラジエント下で
さえ、超硬合金工具は脆く破断しがちであるということ
である。したがって、使用するろう接溶加金属が熱膨張
によってひきおこされる応力を減少するように低融点を
示すことが最も重要である。更に最近では、低温ろう接
金属の必用性が多結晶ダイヤモンド研削チップを含む超
硬金属工具の製造のために認められるようになった。特
に、これらのダイヤモンド・チップの工具の製造におい
て、ダイヤモンド・チップの超硬合金カッターのシャン
クへのろう接は多結晶ダイヤモンド・チップが高い熱不
安定性の程度を示すので低温で実施されねばならない。
現在まで、ろう接業界では高温で使用する目的の超硬
合金部品の製造において３種類の異なるろう接溶加材料
が採用された。第一の溶加金属、すなわちAu−18Niは、
良好にろう接できる非常に高価な合金であるが、溶融温
度範囲（925−985℃）が少し高い範囲にあり、且つ高温
での破断強度が低いという欠点がある。第二の溶加金属
すなわちCu−10Co−31.5Mnは、やはり良好にろう接でき
る合金であるが、合基合金と同様に溶融温度範囲が高
い。更に、この銅合金はマンガン含有量が高いので耐食
性が低く高温強度が乏しい。更に第三のものとして、最
近、高温強度と、良好な耐食性と良好な耐エロージョン
性を示す一種のろう接溶加金属が開発された。米国特許
第4,508,257号明細書、第4,405,391号明細書および第4,
448,618号明細書に開示されているこの第三の合金はNi
−Pd基合金である。しかし、これらの合金は高い融点を
有するもので、はじめ、超合金のろう接用に開発され
た。これらの合金を超硬合金部材のろう接に採用する場
合、これらの合金は超硬合金部材と反応する傾向があ
り、ベース金属からコバルトを浸出（leaching）させ、
それによりろう接界面に微小空孔を発生させる。この微
小空孔はベース金属中の脆加破断から生ずるろう接接合
部中に破滅的破損の危険を増加する。
合金部品の製造において３種類の異なるろう接溶加材料
が採用された。第一の溶加金属、すなわちAu−18Niは、
良好にろう接できる非常に高価な合金であるが、溶融温
度範囲（925−985℃）が少し高い範囲にあり、且つ高温
での破断強度が低いという欠点がある。第二の溶加金属
すなわちCu−10Co−31.5Mnは、やはり良好にろう接でき
る合金であるが、合基合金と同様に溶融温度範囲が高
い。更に、この銅合金はマンガン含有量が高いので耐食
性が低く高温強度が乏しい。更に第三のものとして、最
近、高温強度と、良好な耐食性と良好な耐エロージョン
性を示す一種のろう接溶加金属が開発された。米国特許
第4,508,257号明細書、第4,405,391号明細書および第4,
448,618号明細書に開示されているこの第三の合金はNi
−Pd基合金である。しかし、これらの合金は高い融点を
有するもので、はじめ、超合金のろう接用に開発され
た。これらの合金を超硬合金部材のろう接に採用する場
合、これらの合金は超硬合金部材と反応する傾向があ
り、ベース金属からコバルトを浸出（leaching）させ、
それによりろう接界面に微小空孔を発生させる。この微
小空孔はベース金属中の脆加破断から生ずるろう接接合
部中に破滅的破損の危険を増加する。
これらのことから、低ろう接温度（好ましくは925℃
以下）で使用可能で、ベース金属と不利に反応せず、同
時に高温での良好な強度と、良好な耐食性と、良好な耐
エロージョン性を示す新規なろう接溶加金属が当該技術
分野で求められている。
以下）で使用可能で、ベース金属と不利に反応せず、同
時に高温での良好な強度と、良好な耐食性と、良好な耐
エロージョン性を示す新規なろう接溶加金属が当該技術
分野で求められている。
発明の概要 この発明は、化学式CraPdbBcSidCoeMofNibalによって
表わされる組成物と付随不純物からなる合金に関し、化
学式の添字は原子パーセントで“a"は０から10までの範
囲に、“b"は25から35までの範囲に“c"は０から13まで
の範囲に、“d"は０から13までの範囲に、“e"は５から
20までの範囲に、“f"は１から５までの範囲に、かつｃ
＋ｄの合計は10から13までの範囲にある。
表わされる組成物と付随不純物からなる合金に関し、化
学式の添字は原子パーセントで“a"は０から10までの範
囲に、“b"は25から35までの範囲に“c"は０から13まで
の範囲に、“d"は０から13までの範囲に、“e"は５から
20までの範囲に、“f"は１から５までの範囲に、かつｃ
＋ｄの合計は10から13までの範囲にある。
好ましくは、合金は少くとも50パーセントのガラス質
構造を持つ準安定構造状態であるものである。
構造を持つ準安定構造状態であるものである。
更に、この発明は上述の組成のろう接溶加金属を箔の
形で提供する。この箔は均質で延性がある。
形で提供する。この箔は均質で延性がある。
更に、ろう接によって２あるいはそれ以上の部材の改
善された接合法が提供される。特に少くともその一部が
超硬合金（焼結炭化物合金）から成る２又はそれ以上の
部品のろう接法が提供される。そのろう接法は （ａ）超硬合金を含む構成部材と製造製品とを並置して
接合部を形成（define）し、 （ｂ）化学式CraPdbBcSidCoeMofNibalによって表わされ
る組成を有し、ここで添字は原子パーセントで、“a"は
０から10までの範囲に、“b"は25から35までの範囲に
“c"は０から13までの範囲に、“d"は０から13までの範
囲に、“e"は５から20までの範囲に、“f"は１から５ま
での範囲に、かつｃ＋ｄの合計は10から13までの範囲に
あり、さらに付随不純物を有するろう接溶加合金を接合
部に供給し、 （ｃ）ろう接溶加合金を加熱してこれを溶融させ、 （ｄ）溶融ろう接溶加合金を冷却して32接接合部を得
る、 工程から成る方法である。
善された接合法が提供される。特に少くともその一部が
超硬合金（焼結炭化物合金）から成る２又はそれ以上の
部品のろう接法が提供される。そのろう接法は （ａ）超硬合金を含む構成部材と製造製品とを並置して
接合部を形成（define）し、 （ｂ）化学式CraPdbBcSidCoeMofNibalによって表わされ
る組成を有し、ここで添字は原子パーセントで、“a"は
０から10までの範囲に、“b"は25から35までの範囲に
“c"は０から13までの範囲に、“d"は０から13までの範
囲に、“e"は５から20までの範囲に、“f"は１から５ま
での範囲に、かつｃ＋ｄの合計は10から13までの範囲に
あり、さらに付随不純物を有するろう接溶加合金を接合
部に供給し、 （ｃ）ろう接溶加合金を加熱してこれを溶融させ、 （ｄ）溶融ろう接溶加合金を冷却して32接接合部を得
る、 工程から成る方法である。
発明の詳細な記述 いかなるろう接法においても、ろう接材料は共にろう
接される金属部材のサービス要求に適合する強度を与え
ることができるように充分に高い融点を持たねばならな
い。しかし、融点はろう接操作を困難にするほど高くて
はならない、さらに、溶加材料は科学的にも治金学的に
もよう接される材料と融和性でなければならない。理想
的には、ろう接材料は、複雑な形状を打抜くことができ
るよう、延性の箔の形状のものが好ましい。さらに、ろ
う接箔は均質でなければならない；つまり、溶接中に空
隙（voids）あるいは汚染残渣を生成するようなどのよ
うなバインダーあるいは他の物質も含有してはならな
い。
接される金属部材のサービス要求に適合する強度を与え
ることができるように充分に高い融点を持たねばならな
い。しかし、融点はろう接操作を困難にするほど高くて
はならない、さらに、溶加材料は科学的にも治金学的に
もよう接される材料と融和性でなければならない。理想
的には、ろう接材料は、複雑な形状を打抜くことができ
るよう、延性の箔の形状のものが好ましい。さらに、ろ
う接箔は均質でなければならない；つまり、溶接中に空
隙（voids）あるいは汚染残渣を生成するようなどのよ
うなバインダーあるいは他の物質も含有してはならな
い。
本発明は、超硬合金含有要素およびステンレス鋼を接
合するろう接溶加材料として特に適している改善された
合金に関する。
合するろう接溶加材料として特に適している改善された
合金に関する。
最も一般的には、合金は化学式： CraPdbBcSidCoeMofNibal によって表わされ、付随不純物を含むものであり、ここ
で添字は原子パーセントでかつ、“a"は０から10までの
範囲に、“b"は25から35までの範囲に“c"は０から13ま
での範囲に、“d"は０から13までの範囲に、“e"は５か
ら20までの範囲に、“f"は１から５までの範囲に、かつ
ｃ＋ｄの合計は10から13までの範囲にある。
で添字は原子パーセントでかつ、“a"は０から10までの
範囲に、“b"は25から35までの範囲に“c"は０から13ま
での範囲に、“d"は０から13までの範囲に、“e"は５か
ら20までの範囲に、“f"は１から５までの範囲に、かつ
ｃ＋ｄの合計は10から13までの範囲にある。
この発明のニッケル基合金により、従来技術の合金か
らこれまで得られない性質のユニークな組合わせを提供
する。最も基本的には、この発明の合金は950℃より低
い、好ましくは925℃より低い液相線を示し、一方、い
くつかの最も好ましい合金は900℃より低い液相線を示
す。そのような低い溶融温度によりこの発明の合金は高
温のろう接で不利益な影響を受ける低融点材料およびダ
イヤモンドのような準安定な成分のろう接に有用なユニ
ークな利点が付与される。上述したように、この発明の
合金は特に超硬合金（焼結炭化物合金）部材のろう接に
適している。
らこれまで得られない性質のユニークな組合わせを提供
する。最も基本的には、この発明の合金は950℃より低
い、好ましくは925℃より低い液相線を示し、一方、い
くつかの最も好ましい合金は900℃より低い液相線を示
す。そのような低い溶融温度によりこの発明の合金は高
温のろう接で不利益な影響を受ける低融点材料およびダ
イヤモンドのような準安定な成分のろう接に有用なユニ
ークな利点が付与される。上述したように、この発明の
合金は特に超硬合金（焼結炭化物合金）部材のろう接に
適している。
各組成成分は、この発明のNi−基合金に独特な性質の
組み合わせを与える。この発明の合金の液相線が低いこ
とは合金中にニッケル・パラジウム成分が高含量含まれ
ていることに基本的に起因している。さらに、パラジウ
ムは耐食性を拡大する有益な効果を有する。このため、
パラジウムは25ないし35原子パーセントまでの範囲で合
金中に存在させる。ほう素およびけい素はアモルファス
状で存在する合金の性能を拡大するためにかつ合金の融
点を下げるために添加される。しかし、ほう素およびけ
い素成分は、ろう接中にベース金属の過度のエロージョ
ンを生起し、あるいはろう接物中に脆い金属間化合物の
分離相の生成を生起するので、その合計量をそれ程大き
くできない。従って、ほう素およびけい素成分の合計は
10および13原子パーセント間の範囲内とする。
組み合わせを与える。この発明の合金の液相線が低いこ
とは合金中にニッケル・パラジウム成分が高含量含まれ
ていることに基本的に起因している。さらに、パラジウ
ムは耐食性を拡大する有益な効果を有する。このため、
パラジウムは25ないし35原子パーセントまでの範囲で合
金中に存在させる。ほう素およびけい素はアモルファス
状で存在する合金の性能を拡大するためにかつ合金の融
点を下げるために添加される。しかし、ほう素およびけ
い素成分は、ろう接中にベース金属の過度のエロージョ
ンを生起し、あるいはろう接物中に脆い金属間化合物の
分離相の生成を生起するので、その合計量をそれ程大き
くできない。従って、ほう素およびけい素成分の合計は
10および13原子パーセント間の範囲内とする。
また、この発明の合金は実質量のコバルトを含有す
る。コバルトは超硬合金−接合界面を横切るコバルト濃
度勾配（クラジエント）を減少するように、すなわちコ
バルトが超硬合金ベース材料から一方向に拡散するため
（unidirectional diffusion）の推進力を実質的に減
少させることができるように添加される。上述のよう
に、ベース材料からのコバルトの拡散はろう接部に強度
を減少する微小多孔構造（microporosity）を生成す
る。従って、コバルトは５原子パーセントと20原子パー
セント間、更に好ましくは５原子パーセントと12原子パ
ーセント間の量で合金中で存在する。モリブデンを１原
子パーセントと５原子パーセント間の量で存在させる。
更に好ましくは、モリブデンは3.5原子パーセントを超
えない量とする。この発明の合金において、モリブデン
の役割は低い合金の溶融温度を維持し、一方、合金中の
高い移動性の種の全質量移動（overall mass transfe
r（移動度:mobility））を減少することにある。更に特
に、モリブデンは、共晶点の変位（displacement）を生
起して合金中のほう素およびけい素の対応する含量を低
下させ、それにより、共晶を形成するのに必用な侵入型
種（interstitial species）の量を減少し、かくして
アモルファス合金の生成をより容易にする。さらに、結
局合金は耐食性を更に改良するために10原子パーセント
までの量のクロムを含有することができる。
る。コバルトは超硬合金−接合界面を横切るコバルト濃
度勾配（クラジエント）を減少するように、すなわちコ
バルトが超硬合金ベース材料から一方向に拡散するため
（unidirectional diffusion）の推進力を実質的に減
少させることができるように添加される。上述のよう
に、ベース材料からのコバルトの拡散はろう接部に強度
を減少する微小多孔構造（microporosity）を生成す
る。従って、コバルトは５原子パーセントと20原子パー
セント間、更に好ましくは５原子パーセントと12原子パ
ーセント間の量で合金中で存在する。モリブデンを１原
子パーセントと５原子パーセント間の量で存在させる。
更に好ましくは、モリブデンは3.5原子パーセントを超
えない量とする。この発明の合金において、モリブデン
の役割は低い合金の溶融温度を維持し、一方、合金中の
高い移動性の種の全質量移動（overall mass transfe
r（移動度:mobility））を減少することにある。更に特
に、モリブデンは、共晶点の変位（displacement）を生
起して合金中のほう素およびけい素の対応する含量を低
下させ、それにより、共晶を形成するのに必用な侵入型
種（interstitial species）の量を減少し、かくして
アモルファス合金の生成をより容易にする。さらに、結
局合金は耐食性を更に改良するために10原子パーセント
までの量のクロムを含有することができる。
この発明の合金は粉末、箔、リボンおよびワイヤーな
どのような種々の形態に種々の周知の技術を適用して製
造することができる。粉末状の合金を製造する通常使用
の方法はガスあるいは水アトマイゼーション法あるいは
機械的粉末化法からなる。箔、リボンあるいはワイヤー
状のこの発明の合金の製造に使用する最も好ましい方法
は急速凝固である。
どのような種々の形態に種々の周知の技術を適用して製
造することができる。粉末状の合金を製造する通常使用
の方法はガスあるいは水アトマイゼーション法あるいは
機械的粉末化法からなる。箔、リボンあるいはワイヤー
状のこの発明の合金の製造に使用する最も好ましい方法
は急速凝固である。
急速凝固法は103℃/secより大きい急冷速度で溶融材
料を急冷する方法である。今日利用できる種々の急速凝
固法の間で、最も好ましい方法はその上で溶融合金を鋳
造する急速回転冷却ホイールを採用することである。こ
のような方法はNarasimhanの米国特許第4,221,257号に
開示されている。
料を急冷する方法である。今日利用できる種々の急速凝
固法の間で、最も好ましい方法はその上で溶融合金を鋳
造する急速回転冷却ホイールを採用することである。こ
のような方法はNarasimhanの米国特許第4,221,257号に
開示されている。
合金の均質な溶融物から得られる急速凝固製品は一般
に固体で均質である。これら製品は、合金組成によっ
て、又は製造条件によってガラス質か結晶質となりう
る。さらに、少くとも50％ガラス質の製品は充分な延性
を示し合金の箔やリボンやワイヤー状のものを破断する
ことなくその厚さの10倍程度の小さい半径範囲まで曲げ
ることができる。好ましくは、この発明の合金は少くと
も105℃/secの急冷速度で急速凝固される。そのような
急冷速度は少くとも50％ガラス質であり、その結果複雑
な形状に打抜くことのできるような充分な延性を持って
いる合金を製造する。さらに好ましくは、この発明の合
金は、少くとも80％ガラス状である。実質的に全部がガ
ラス質の合金は最高の延性を示すので、このような実質
的にガラス質のものが最も好ましい。
に固体で均質である。これら製品は、合金組成によっ
て、又は製造条件によってガラス質か結晶質となりう
る。さらに、少くとも50％ガラス質の製品は充分な延性
を示し合金の箔やリボンやワイヤー状のものを破断する
ことなくその厚さの10倍程度の小さい半径範囲まで曲げ
ることができる。好ましくは、この発明の合金は少くと
も105℃/secの急冷速度で急速凝固される。そのような
急冷速度は少くとも50％ガラス質であり、その結果複雑
な形状に打抜くことのできるような充分な延性を持って
いる合金を製造する。さらに好ましくは、この発明の合
金は、少くとも80％ガラス状である。実質的に全部がガ
ラス質の合金は最高の延性を示すので、このような実質
的にガラス質のものが最も好ましい。
この発明の合金は特にろう接溶加金属として適してい
る。最も好ましくは合金の箔状に製造されたものであ
り、この場合、箔がガラス状あるいは多結晶状であるか
どうかに関わりなく有用である。この発明の箔は典型的
には0.0005および0.004インチ（12ないし100マイクロメ
ーター）間の厚さである。多くの場合に、箔の厚さはろ
う接される部材間の希望の間隙に対応する。
る。最も好ましくは合金の箔状に製造されたものであ
り、この場合、箔がガラス状あるいは多結晶状であるか
どうかに関わりなく有用である。この発明の箔は典型的
には0.0005および0.004インチ（12ないし100マイクロメ
ーター）間の厚さである。多くの場合に、箔の厚さはろ
う接される部材間の希望の間隙に対応する。
この発明のろう接箔はステンレス鋼のろう接に、特に
超硬合金（焼結炭化物合金）のろう接にすばらしく適し
ている。ろう接法は、二つの部材の間にろう接されるジ
ョイントを形成する（define）ように少くとも二つの部
材を並置し、接合部に本発明のろうう接箔を供給し、ろ
う接箔を液相線より高い温度（通常は液相線より30〜70
℃程度高い温度）に加熱し、その後ろう接部材を冷却し
てろう接接合部を得ることを基本工程とする方法から成
る。この発明から造られたろう接製品は高温で高強度と
良好な耐食性と、良好な耐エロージョン性を有するろう
接部を有する。
超硬合金（焼結炭化物合金）のろう接にすばらしく適し
ている。ろう接法は、二つの部材の間にろう接されるジ
ョイントを形成する（define）ように少くとも二つの部
材を並置し、接合部に本発明のろうう接箔を供給し、ろ
う接箔を液相線より高い温度（通常は液相線より30〜70
℃程度高い温度）に加熱し、その後ろう接部材を冷却し
てろう接接合部を得ることを基本工程とする方法から成
る。この発明から造られたろう接製品は高温で高強度と
良好な耐食性と、良好な耐エロージョン性を有するろう
接部を有する。
次の実施例は本発明の具体的な例を説明するものであ
り、本発明の範囲を限定することを意図するものではな
い。
り、本発明の範囲を限定することを意図するものではな
い。
実施例１ 2.54mmから25.4mm（0.10インチから1.00インチ）幅で
13マイクロメーターから76マイクロメーター（0.0005イ
ンチから0.003インチ）厚のリボンが下記の表１の試料
として意図された各組成物の溶融物を急速回転する銅製
急冷ホイール（3000ないし6000ft/minの表面速度）上に
アルゴン過圧により連続的に析出することにより形成さ
れた。準安定の均質なリボンがこれらの組成から造られ
た。試料３ないし７のリボンは実質的にガラス質であっ
た。試料１および２は供給器から受入れたものであっ
た。試料１〜３は従来技術の組成物である。試料４〜７
は、この発明の範囲内の合金組成である。
13マイクロメーターから76マイクロメーター（0.0005イ
ンチから0.003インチ）厚のリボンが下記の表１の試料
として意図された各組成物の溶融物を急速回転する銅製
急冷ホイール（3000ないし6000ft/minの表面速度）上に
アルゴン過圧により連続的に析出することにより形成さ
れた。準安定の均質なリボンがこれらの組成から造られ
た。試料３ないし７のリボンは実質的にガラス質であっ
た。試料１および２は供給器から受入れたものであっ
た。試料１〜３は従来技術の組成物である。試料４〜７
は、この発明の範囲内の合金組成である。
実施例２ 各試料１−７のリボンの液相線および固相線温度は熱
示差分析（Differential Thermal Analysis（DTA））
技術によって決定した。個々の試料は不活性のレファレ
ンス物質で均一な速度で側面毎に加熱されそれらの試料
間の温度差は温度の函数として測定された。サーモグラ
フ（溶解開始と溶解終了が、固相線および液相線として
個々に知られている加熱エネルギー変化対温度のプロッ
ト）が決定された。サーモグラフから決定される固相線
と液相線の値は下記の表２に示される。
示差分析（Differential Thermal Analysis（DTA））
技術によって決定した。個々の試料は不活性のレファレ
ンス物質で均一な速度で側面毎に加熱されそれらの試料
間の温度差は温度の函数として測定された。サーモグラ
フ（溶解開始と溶解終了が、固相線および液相線として
個々に知られている加熱エネルギー変化対温度のプロッ
ト）が決定された。サーモグラフから決定される固相線
と液相線の値は下記の表２に示される。
表 ２ 溶解範囲℃（゜F） 試料No. 固相線 液相線 １ 910（1670） 1000（1832） ２ 925（1697） 985（1805） ３ 900（1652） 1010（2030） ４ 847（1556） 895（1643） ５ 860（1580） 905（1661） ６ 818（1504） 885（1625） ７ 837（1539） 874（1605） 各試料のDTAの結果は、この発明の合金（試料４〜
７）を使用する場合に採用される低いろう接温度を示し
ている。
７）を使用する場合に採用される低いろう接温度を示し
ている。
実施例３ 94重量％の炭化タングステンと６重量％のCo（K68
級、Kennametal）の2.54cm×1.27cm×0.32cmの大きさの
超硬合金素材片が600級ガラスペーパーを使用して研磨
された。ラップジョイント試料（すなわちろう接オーバ
ーラッピングブランク）が従来技術の合金との比較とし
てこの発明の合金から調製された超硬合金ろう接部のせ
ん断強度の試験のために製造された。試料調製は下記の
通りであった：この発明のろう接溶加金属（試料４〜
７）および従来技術、すなわち、Cu−10Co−31.5Mn（試
料１）、82−18金、ニッケル（試料２）およびMBF−100
2（試料３）の箔を実質的に同じ厚さとし、支持板上に
載置した２個のブランクの間の隙間に各々予じめ設置し
た。次いで、ブランクのセットは試験されうる各ろう接
合金の液相線よりも50゜高い温度で窒素雰囲気の下で誘
導−ろう接された。冷却後、各々のろう接製品は清浄化
されフィレット中に蓄積した過剰の溶加金属はオーバー
ラップの段階が矩形状のプロファイルを持つような方法
ですり落された。ろう接された６個の部材のセットは表
１に開陳した各々の合金組成を用いて調製され試験され
た。ろう接された部材はInstron試験機とDattaAその他
の“Welding Journal"65 N1.14（1986）の“急速凝固
された銅−燐基ろう接箔”に記載された試験方法による
ガイダンスデバイスを採用するせん断−試験に付され
た。表３はせん断試験の結果を示している。
級、Kennametal）の2.54cm×1.27cm×0.32cmの大きさの
超硬合金素材片が600級ガラスペーパーを使用して研磨
された。ラップジョイント試料（すなわちろう接オーバ
ーラッピングブランク）が従来技術の合金との比較とし
てこの発明の合金から調製された超硬合金ろう接部のせ
ん断強度の試験のために製造された。試料調製は下記の
通りであった：この発明のろう接溶加金属（試料４〜
７）および従来技術、すなわち、Cu−10Co−31.5Mn（試
料１）、82−18金、ニッケル（試料２）およびMBF−100
2（試料３）の箔を実質的に同じ厚さとし、支持板上に
載置した２個のブランクの間の隙間に各々予じめ設置し
た。次いで、ブランクのセットは試験されうる各ろう接
合金の液相線よりも50゜高い温度で窒素雰囲気の下で誘
導−ろう接された。冷却後、各々のろう接製品は清浄化
されフィレット中に蓄積した過剰の溶加金属はオーバー
ラップの段階が矩形状のプロファイルを持つような方法
ですり落された。ろう接された６個の部材のセットは表
１に開陳した各々の合金組成を用いて調製され試験され
た。ろう接された部材はInstron試験機とDattaAその他
の“Welding Journal"65 N1.14（1986）の“急速凝固
された銅−燐基ろう接箔”に記載された試験方法による
ガイダンスデバイスを採用するせん断−試験に付され
た。表３はせん断試験の結果を示している。
表 ３ 試料No.から得た製品 σｓ平均、MPa（Ksi） １ 216（31.4） ２ 174（25.2） ３ 121（17.5） ４ 257（37.3） ５ 188（27.2） ６ 192（27.8） ７ 174（25.2） 表３のデータは、試料４〜７から造られたろう接部材
が、従来技術の合金において採用される温度よりも実質
的に低い温度でろう接されるのにもかかわらず、この発
明の合金から製造された接合部は従来技術の合金から製
造された接合部と同じか実質的にさらにすぐれたせん断
強度を示すことを示している。
が、従来技術の合金において採用される温度よりも実質
的に低い温度でろう接されるのにもかかわらず、この発
明の合金から製造された接合部は従来技術の合金から製
造された接合部と同じか実質的にさらにすぐれたせん断
強度を示すことを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラビンキン，アナトール アメリカ合衆国ニュージャージー州 07950，モーリス・プレインズ，ブルッ クローン・ドライブ 78 (56)参考文献 特開 昭62−144897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−291939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−116350（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】式： CraPdbBcSidCoeMofNibal で表わされ、ここに添字は原子パーセントで、ａは０か
ら10までの範囲に、ｂは25から35までの範囲に、ｃは０
から13までの範囲に、ｄは０から13までの範囲に、ｅは
５から20までの範囲に、ｆは１から５までの範囲に、且
つｃ＋ｄの合計は10から13までの範囲にあり、および付
随不純物を含む組成を有するろう接合金。 - 【請求項２】合金の少なくとも50％がガラス質である請
求項１記載の合金。 - 【請求項３】合金の少なくとも90％がガラス質である請
求項１記載の合金。 - 【請求項４】ｆが１から５までの範囲にある請求項１記
載の合金。 - 【請求項５】ｃが５から12までの範囲にある請求項１記
載の合金。 - 【請求項６】ｆが3.5より多くない請求項５記載の合
金。 - 【請求項７】合金が950℃より高くない液相線温度を持
つ請求項１記載の合金。 - 【請求項８】下記組成を有する合金を使用して焼結炭化
物合金をろう接する方法において、 （ａ）超硬合金含有要素および製造製品をそれらの間に
接合部を形成するように並置し、 （ｂ）式： CraPdbBcSidCoeMofNibal で表わされ、ここに添字は原子パーセントで、ａは０か
ら10までの範囲に、ｂは25から35までの範囲に、ｃは０
から13までの範囲に、ｄは０から13までの範囲に、ｅは
５から20までの範囲に、ｆは１から５までの範囲に、且
つｃ＋ｄの合計は10から13までの範囲にあり、および付
随不純物を含むろう接溶加合金を接合部に供給し、 （ｃ）溶融させるためにろう接溶加合金を加熱し、 （ｄ）ろう接接合部を得るように溶融ろう接溶加合金を
冷却する工程からなる方法。 - 【請求項９】超硬合金含有要素がコバルト含有ベース材
料から成る請求項８記載の方法。
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| US07/089,276 US4746379A (en) | 1987-08-25 | 1987-08-25 | Low temperature, high strength nickel-palladium based brazing alloys |
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- 1987-08-25 US US07/089,276 patent/US4746379A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1988-08-11 JP JP63507117A patent/JP2549725B2/ja not_active Expired - Fee Related
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