JP2728973B2 - ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材 - Google Patents
ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面に緻密な酸化皮膜などを形成する耐酸
化性の良好なステンレス鋼や超合金などをロウ付する際
に使用するロウ材で、特にぬれ性と耐酸化性に優れたNi
基耐熱ロウ材に関するものである。
化性の良好なステンレス鋼や超合金などをロウ付する際
に使用するロウ材で、特にぬれ性と耐酸化性に優れたNi
基耐熱ロウ材に関するものである。
［従来の技術］ 従来、Ni基耐熱ロウ材は、主にステンレス鋼や超合金
のロウ付に使用されてきた。JIS規格（JIS.Z.3265）に
代表されるように融点降下元素としてB,Si,Pなどを含有
し、高温強度に優れ、耐酸化性、耐食性にも優れてい
る。そのため、高温に使用される熱交換器やガスタービ
ン、航空機部品、原子炉機器などを製作するときのロウ
付にNi基耐熱ロウ材は広く使われている。
のロウ付に使用されてきた。JIS規格（JIS.Z.3265）に
代表されるように融点降下元素としてB,Si,Pなどを含有
し、高温強度に優れ、耐酸化性、耐食性にも優れてい
る。そのため、高温に使用される熱交換器やガスタービ
ン、航空機部品、原子炉機器などを製作するときのロウ
付にNi基耐熱ロウ材は広く使われている。
B,Si,Pなどは、ロウ材の融点を下げ、流動性を与える
元素として貴重なものであるが、一方、ロウ付された部
品の使用環境によっては、それら元素がロウ付継手部の
高温強度の低下を招いたり耐酸化性を劣化させることが
ある。例えば、Alを含有して表面に緻密な酸化皮膜を形
成することにより耐酸化性の優れたステンレス鋼や超合
金を、Ｂを含有するNiロウ材（BNi−1,1A,2,3,4）でロ
ウ付するとロウのぬれ性は良好であるがそのロウ付部
は、Ｂ化合物を形成してロウ付部の耐酸化性は著しく低
下する。したがって、酸化性の厳しい雰囲気に曝される
場所にはＢ入りNiロウ材を使用することは適切ではな
い。また。Siを含有するNiロウ材（BNi−５）は、固相
線温度が約1080℃と高く高温での継手強度の観点からす
れば良好なロウ材ではあるが、表面にAlの酸化皮膜など
を形成してぬれ性の悪いような材料に対するロウ材とし
ては、ぬれ性に不十分な点がある。Ｐを含有するNiロウ
材（BNi−6,7）は、固相線温度が約875℃〜890℃と低く
ロウ付温度を低く設定できる利点はあるが、継手部の高
温強度に難点がある。
元素として貴重なものであるが、一方、ロウ付された部
品の使用環境によっては、それら元素がロウ付継手部の
高温強度の低下を招いたり耐酸化性を劣化させることが
ある。例えば、Alを含有して表面に緻密な酸化皮膜を形
成することにより耐酸化性の優れたステンレス鋼や超合
金を、Ｂを含有するNiロウ材（BNi−1,1A,2,3,4）でロ
ウ付するとロウのぬれ性は良好であるがそのロウ付部
は、Ｂ化合物を形成してロウ付部の耐酸化性は著しく低
下する。したがって、酸化性の厳しい雰囲気に曝される
場所にはＢ入りNiロウ材を使用することは適切ではな
い。また。Siを含有するNiロウ材（BNi−５）は、固相
線温度が約1080℃と高く高温での継手強度の観点からす
れば良好なロウ材ではあるが、表面にAlの酸化皮膜など
を形成してぬれ性の悪いような材料に対するロウ材とし
ては、ぬれ性に不十分な点がある。Ｐを含有するNiロウ
材（BNi−6,7）は、固相線温度が約875℃〜890℃と低く
ロウ付温度を低く設定できる利点はあるが、継手部の高
温強度に難点がある。
以上のように、現状のNi基耐熱ロウ材では、高温でし
かも耐酸化性雰囲気で使用されるAlなどを含有するステ
ンレス鋼や超合金のロウ付に対応することはできない。
かも耐酸化性雰囲気で使用されるAlなどを含有するステ
ンレス鋼や超合金のロウ付に対応することはできない。
尚、特開昭64−53796号公報には、Ni−Cr−Siを基に
し、それにAl,Fe,Coをそれぞれ組み合わせて添加した耐
熱ロウが開示されている。
し、それにAl,Fe,Coをそれぞれ組み合わせて添加した耐
熱ロウが開示されている。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、Alなどを含有して表面に緻密な酸化
皮膜を形成しロウ材のぬれ性の良くないステンレス鋼や
超合金のロウ付に対して、ぬれ性も良好でしかも耐酸化
性もよく高温強度の高いロウ付継手を形成できるNi基耐
熱ロウ材を提供することにある。
皮膜を形成しロウ材のぬれ性の良くないステンレス鋼や
超合金のロウ付に対して、ぬれ性も良好でしかも耐酸化
性もよく高温強度の高いロウ付継手を形成できるNi基耐
熱ロウ材を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、母材の表面にAl酸化物があっても、耐
酸化性を損なわずしかも高温強度も低下しなくてぬれ性
が良好になるロウ材成分を見つけるためにNi−Cr−Si系
を基本成分として研究を進めてきた。それは、BNi−５
ロウ材のぬれ性を改善することにより課題を解決できる
と考えたからである。その結果、Ni−Cr−Si合金にZr,T
i,REMを適当な量だけ添加すると表面にAl酸化物を形成
するような材料であっても本発明による合金は良好なぬ
れ性を発揮することが明らかになった。また、Zr,Ti,RE
Mの添加は耐酸化性も向上し高温強度も低下せずぬれ性
が向上することを見出した。その知見に基づき、以下の
ような本発明がなされた。
酸化性を損なわずしかも高温強度も低下しなくてぬれ性
が良好になるロウ材成分を見つけるためにNi−Cr−Si系
を基本成分として研究を進めてきた。それは、BNi−５
ロウ材のぬれ性を改善することにより課題を解決できる
と考えたからである。その結果、Ni−Cr−Si合金にZr,T
i,REMを適当な量だけ添加すると表面にAl酸化物を形成
するような材料であっても本発明による合金は良好なぬ
れ性を発揮することが明らかになった。また、Zr,Ti,RE
Mの添加は耐酸化性も向上し高温強度も低下せずぬれ性
が向上することを見出した。その知見に基づき、以下の
ような本発明がなされた。
即ち、本発明は、重量％において、Zr,Ti一方ないし
は両方を0.3〜５％、および／またはREMを0.01〜0.3％
含み、15〜23％のCr,8〜12％のSiを含有し、残部が実質
Niからなることを特徴とするぬれ性と耐酸化性に優れた
Ni基耐熱ロウ材である。
は両方を0.3〜５％、および／またはREMを0.01〜0.3％
含み、15〜23％のCr,8〜12％のSiを含有し、残部が実質
Niからなることを特徴とするぬれ性と耐酸化性に優れた
Ni基耐熱ロウ材である。
［作用］ 本発明のNi−Cr−Siの基本成分系はJIS規格に規定さ
れるBNi−５を基本としているが、ぬれ性、耐酸化性、
高温強度、じん性とZr,Ti,REMの添加による高温特性の
変化からそれら成分範囲は多少変化している。以下の％
表示に付いては重量％を示すものである。
れるBNi−５を基本としているが、ぬれ性、耐酸化性、
高温強度、じん性とZr,Ti,REMの添加による高温特性の
変化からそれら成分範囲は多少変化している。以下の％
表示に付いては重量％を示すものである。
Cr:これは、ロウ付部の高温耐酸化性向上のために添
加するが、Al含有ステンレス鋼並のCrを添加することに
より母材と同等の耐酸化性を維持する。15％未満では高
温耐酸化性を期待することはできず、また23％を越えて
添加するとロウ付部の延性が低下し、じん性が劣化す
る。このため、Crの添加範囲を15〜23％とした。
加するが、Al含有ステンレス鋼並のCrを添加することに
より母材と同等の耐酸化性を維持する。15％未満では高
温耐酸化性を期待することはできず、また23％を越えて
添加するとロウ付部の延性が低下し、じん性が劣化す
る。このため、Crの添加範囲を15〜23％とした。
Si:この元素はロウ材の融点を降下させるものであ
り、ロウ付性を維持するために必要な元素である。８％
未満では融点降下度が不十分でロウ付性が悪くなり、一
方、12％を越えると、ロウ付部も劣化し脆くなりロウ流
れ性も悪くなる。以上のことより、Siの含有量を８〜12
％とした。
り、ロウ付性を維持するために必要な元素である。８％
未満では融点降下度が不十分でロウ付性が悪くなり、一
方、12％を越えると、ロウ付部も劣化し脆くなりロウ流
れ性も悪くなる。以上のことより、Siの含有量を８〜12
％とした。
Zr,Ti:これらの元素はロウ材のぬれ性を向上させるた
めに添加するものであり、同時にロウ付部の耐酸化性も
向上させる。0.3％未満では、際だってロウ材のぬれ性
を向上させるところまで行かない。また、５％を越える
とロウ付部の劣化が著しくなり脆くなる。したがって、
Zr,Tiの添加範囲は、0.3〜５％がロウ材としての適正範
囲である。また、ZrとTiの両方を同時に添加するとき
も、その添加範囲は、0.3〜５％がロウ材としての適正
範囲である。
めに添加するものであり、同時にロウ付部の耐酸化性も
向上させる。0.3％未満では、際だってロウ材のぬれ性
を向上させるところまで行かない。また、５％を越える
とロウ付部の劣化が著しくなり脆くなる。したがって、
Zr,Tiの添加範囲は、0.3〜５％がロウ材としての適正範
囲である。また、ZrとTiの両方を同時に添加するとき
も、その添加範囲は、0.3〜５％がロウ材としての適正
範囲である。
REM:この元素はロウ材のぬれ性を向上させるために添
加するものであり、同時にロウ付部の耐酸化性も向上さ
せる。0.01未満では、際だってロウ材のぬれ性を向上さ
せるところまで行かない。また、0.3％を越えるとロウ
付部の劣化が著しくなり脆くなる。したがって、REMの
添加範囲は、0.01〜0.3％がロウ材としての適正範囲で
ある。
加するものであり、同時にロウ付部の耐酸化性も向上さ
せる。0.01未満では、際だってロウ材のぬれ性を向上さ
せるところまで行かない。また、0.3％を越えるとロウ
付部の劣化が著しくなり脆くなる。したがって、REMの
添加範囲は、0.01〜0.3％がロウ材としての適正範囲で
ある。
Alを含有するステンレス鋼は、たとえ高真空中でロウ
付する場合でもロウ材が溶融する前にステンレス鋼表面
に薄いAlの酸化皮膜が生成する。この酸化皮膜は、ロウ
材のぬれ性を阻害し、ロウの流れ性を悪くする。したが
って、ロウのぬれ性を向上させるためには、Alの酸化皮
膜を破壊してぬれ性を阻害する要因を除去することが必
要である。Zr,Ti,REMは、いずれも活性金属と呼ばれて
反応性の高い元素である。Ni−Cr−Si合金にZr,Ti,REM
を添加するとその合金が溶融したときに溶融合金中のZ
r,Ti,REMと母材表面皮膜のAl酸化物が反応しAl酸化皮膜
が壊される、そのことによりZr,Ti,REMを含有する合金
のぬれ性は向上し、母材とよくぬれて良好なロウ付が成
し遂げられる。Zr,Ti,REMの添加がNi−Cr−Si合金のぬ
れ性を向上させるのに有効な理由は以上のように推測し
ている。また、Zr,Ti,REMはそれ自身においても耐酸化
性に有効であり、ロウ付部の耐酸化性を向上させるのに
役立つ。
付する場合でもロウ材が溶融する前にステンレス鋼表面
に薄いAlの酸化皮膜が生成する。この酸化皮膜は、ロウ
材のぬれ性を阻害し、ロウの流れ性を悪くする。したが
って、ロウのぬれ性を向上させるためには、Alの酸化皮
膜を破壊してぬれ性を阻害する要因を除去することが必
要である。Zr,Ti,REMは、いずれも活性金属と呼ばれて
反応性の高い元素である。Ni−Cr−Si合金にZr,Ti,REM
を添加するとその合金が溶融したときに溶融合金中のZ
r,Ti,REMと母材表面皮膜のAl酸化物が反応しAl酸化皮膜
が壊される、そのことによりZr,Ti,REMを含有する合金
のぬれ性は向上し、母材とよくぬれて良好なロウ付が成
し遂げられる。Zr,Ti,REMの添加がNi−Cr−Si合金のぬ
れ性を向上させるのに有効な理由は以上のように推測し
ている。また、Zr,Ti,REMはそれ自身においても耐酸化
性に有効であり、ロウ付部の耐酸化性を向上させるのに
役立つ。
［実施例］ 本発明の実施例と比較例の合金成分と拡がり性実験の
結果を表１に示す。合金No.A1〜A12までは、本発明に基
ずく合金成分であり、Zr,Ti,REMの含有量を変化させて
いる。B1〜B6までは、本発明に対する比較例である。比
較例のB1は、市販のNi基ロウ材のBNi−５である。それ
ぞれの合金は、ロウ付可能なようにガスアトマイズ法に
より粉末状に形成された。拡がり性実験は、以下の要領
で執り行われた。まず、５％Alを含む20％Crフェライト
系ステンレス鋼を母材として、第１図（ａ）に示すよう
に母材上に約100μｍの直径を有する合金粉末を乗せて
ロウ付熱処理を行う。ロウ付熱処理後、第１図（ｂ）に
示すように合金粉末が溶けて流れて広がった面積Ｓを計
測しその面積Ｓをロウ付前の球状合金粉末の投影面積S0
で割った数値Ｗ（＝S/s0）を拡がり係数と呼び、その合
金粉末の今回使用した母材に対するぬれ性の指標とし
た。ロウ付熱処理は、1180℃で15分間、10-5torr台の真
空中で行われた。
結果を表１に示す。合金No.A1〜A12までは、本発明に基
ずく合金成分であり、Zr,Ti,REMの含有量を変化させて
いる。B1〜B6までは、本発明に対する比較例である。比
較例のB1は、市販のNi基ロウ材のBNi−５である。それ
ぞれの合金は、ロウ付可能なようにガスアトマイズ法に
より粉末状に形成された。拡がり性実験は、以下の要領
で執り行われた。まず、５％Alを含む20％Crフェライト
系ステンレス鋼を母材として、第１図（ａ）に示すよう
に母材上に約100μｍの直径を有する合金粉末を乗せて
ロウ付熱処理を行う。ロウ付熱処理後、第１図（ｂ）に
示すように合金粉末が溶けて流れて広がった面積Ｓを計
測しその面積Ｓをロウ付前の球状合金粉末の投影面積S0
で割った数値Ｗ（＝S/s0）を拡がり係数と呼び、その合
金粉末の今回使用した母材に対するぬれ性の指標とし
た。ロウ付熱処理は、1180℃で15分間、10-5torr台の真
空中で行われた。
Zr,Ti,REMが含有された合金は、含有されていない合
金、比較例B1（BNi−５）に比べて拡がりり係数が大き
くなっており、ぬれ性が改善されていることがわかる。
比較例B2に示すZrが0.2％の含有では、拡がり性に目だ
った効果がない。0.3％以上になると拡がり性は格段に
改善される。しかし、５％を越えて６％（比較例B3）に
なると拡がり性はそれ以上向上しないが、ロウ付部が脆
くなる。実施例からみるとZr,Tiの拡がり性およびロウ
付部の特性に良好な影響を及ぼす範囲は0.3％〜５％で
ある。また、ZrとTiの同時添加の場合も比較例B4に示す
ように両方の合計が５％を越えると拡がり性はそれ以上
良くならず、ロウ付部が脆くなるので適正範囲は、0.3
〜５％である。
金、比較例B1（BNi−５）に比べて拡がりり係数が大き
くなっており、ぬれ性が改善されていることがわかる。
比較例B2に示すZrが0.2％の含有では、拡がり性に目だ
った効果がない。0.3％以上になると拡がり性は格段に
改善される。しかし、５％を越えて６％（比較例B3）に
なると拡がり性はそれ以上向上しないが、ロウ付部が脆
くなる。実施例からみるとZr,Tiの拡がり性およびロウ
付部の特性に良好な影響を及ぼす範囲は0.3％〜５％で
ある。また、ZrとTiの同時添加の場合も比較例B4に示す
ように両方の合計が５％を越えると拡がり性はそれ以上
良くならず、ロウ付部が脆くなるので適正範囲は、0.3
〜５％である。
また、REM添加に付いても実施例A6〜９に示すように
0.01〜0.3％含有の範囲で良好なぬれ性を示している。
比較例B5の0.005％の含有では目だった効果はなく、比
較例B6の0.4％の含有では拡がり性はもうそれ以上向上
しないがロウ付部が脆くなる。以上のことから。REMの
拡がり性およびロウ付部の特性に良好な影響を及ぼす範
囲は0.01％〜0.3％である。
0.01〜0.3％含有の範囲で良好なぬれ性を示している。
比較例B5の0.005％の含有では目だった効果はなく、比
較例B6の0.4％の含有では拡がり性はもうそれ以上向上
しないがロウ付部が脆くなる。以上のことから。REMの
拡がり性およびロウ付部の特性に良好な影響を及ぼす範
囲は0.01％〜0.3％である。
また、実施例のロウ材をAlを含有するステンレス鋼の
上で溶融させて1100℃で200時間大気中で加熱したとこ
ろ、比較例のBNi−５ロウ材と比べて異常酸化の発生は
なく耐酸化性も向上していることがわかった。
上で溶融させて1100℃で200時間大気中で加熱したとこ
ろ、比較例のBNi−５ロウ材と比べて異常酸化の発生は
なく耐酸化性も向上していることがわかった。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のZr,Ti,REMを含有したN
i−Cr−Si系合金は、従来までのBNi−５ロウ材に比べて
ぬれ性が著しく改善される。特に、Alを含有するような
ステンレス鋼や超合金に対して従来までのNi基耐熱ロウ
材では、母材表面のAl酸化物皮膜の形成によりぬれ性が
阻害されていたが、本発明のZr,Ti,REMを含有するNi基
耐熱ロウ材を使えば、ぬれ性が改善され十分に有効なロ
ウ付が可能である。また、ロウ付部にZr,Ti,REMが含有
されているとそれ自身が耐酸化性に有効な働きがあり、
高温酸化性雰囲気で使用されるロウ材としても適してい
る。
i−Cr−Si系合金は、従来までのBNi−５ロウ材に比べて
ぬれ性が著しく改善される。特に、Alを含有するような
ステンレス鋼や超合金に対して従来までのNi基耐熱ロウ
材では、母材表面のAl酸化物皮膜の形成によりぬれ性が
阻害されていたが、本発明のZr,Ti,REMを含有するNi基
耐熱ロウ材を使えば、ぬれ性が改善され十分に有効なロ
ウ付が可能である。また、ロウ付部にZr,Ti,REMが含有
されているとそれ自身が耐酸化性に有効な働きがあり、
高温酸化性雰囲気で使用されるロウ材としても適してい
る。
第１図（ａ）、（ｂ）は、ロウ材の拡がり性を説明する
ために使用した模式図である。 図において、１は母材、２はロウ付熱処理前の球状合金
粉末、３はロウ付熱処理後の溶けて流れて広がった合金
である。S0は球状合金粉末の投影面積、Ｓはロウ付熱処
理後の合金の拡がり面積である。
ために使用した模式図である。 図において、１は母材、２はロウ付熱処理前の球状合金
粉末、３はロウ付熱処理後の溶けて流れて広がった合金
である。S0は球状合金粉末の投影面積、Ｓはロウ付熱処
理後の合金の拡がり面積である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 省三 京都府京都市山科区大宅早稲ノ内町６番 地 (72)発明者 日高 謙介 京都府京都市左京区岩倉忠在地町６番地 (56)参考文献 特開 平１−107996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−40687（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】重量％において、Zr単独又はZrとTiの合計
で0.3〜５％含有し、そのほか15〜23％のCr、８〜12％
のSiを含んで、残部が実質Niからなることを特徴とする
ぬれ性・耐酸化性に優れたNi基耐熱ロウ材。 - 【請求項２】重量％において、REMを0.01〜0.3％含有
し、そのほか15〜23％のCr、８〜12％のSiを含んで、残
部が実質Niからなることを特徴とするぬれ性・耐酸化性
に優れたNi基耐熱ロウ材。 - 【請求項３】重量％において、Zr,Tiの一方ないしは両
方の合計で0.3〜５％とREMを0.01〜0.3％含有し、その
ほか15〜23％のCr、８〜12％のSiを含んで、残部が実質
Niからなることを特徴とするぬれ性・耐酸化性に優れた
Ni基耐熱ロウ材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2277892A JP2728973B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2277892A JP2728973B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04157089A JPH04157089A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2728973B2 true JP2728973B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=17589744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2277892A Expired - Fee Related JP2728973B2 (ja) | 1990-10-18 | 1990-10-18 | ぬれ性・耐酸化性の優れたＮｉ基耐熱ロウ材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2728973B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2745808B1 (fr) * | 1996-03-07 | 1998-04-10 | Snecma | Procede de brasage de pieces en materiaux composites a matrice ceramique ou vitroceramique |
| JP2001348281A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-18 | Nhk Spring Co Ltd | 酸化物系セラミックスどうしまたは酸化物系セラミックスと金属の接合方法および接合体 |
| CH700774A1 (de) * | 2009-03-31 | 2010-10-15 | Alstom Technology Ltd | Doppellotelement, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendungen desselben. |
| EP3839084A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-23 | David Jarvis | Metal alloy |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0630829B2 (ja) * | 1983-08-16 | 1994-04-27 | 株式会社東芝 | 活性金属ろう材 |
| DE3446479A1 (de) * | 1984-12-20 | 1986-07-03 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Metallischer verbindungswerkstoff |
| EP0309786B1 (de) * | 1987-09-29 | 1992-10-21 | Vacuumschmelze GmbH | Nickel-Basis-Lot für Hochtemperatur-Lötverbindungen |
| JP2755455B2 (ja) * | 1989-12-12 | 1998-05-20 | 福田金属箔粉工業株式会社 | セラミックス接合用ろう粉末 |
| JPH04154678A (ja) * | 1990-10-15 | 1992-05-27 | Nippon Cement Co Ltd | セラミックス同志又はセラミックスと金属との接合用合金及びその接合方法 |
-
1990
- 1990-10-18 JP JP2277892A patent/JP2728973B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04157089A (ja) | 1992-05-29 |
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