JP3168158B2 - ぬれ性・耐食性に優れたNi基耐熱ろう材 - Google Patents
ぬれ性・耐食性に優れたNi基耐熱ろう材Info
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Description
面に強固な酸化皮膜を形成するステンレス鋼などをろう
付する際に使用する、ぬれ性・耐食性に優れたNi基耐
熱ろう材に関するものである。
5)に規定されたNi基耐熱ろう材は、主にステンレス
鋼などのろう付に使用されており、耐酸化性、耐食性に
も優れている。そのため熱交換器やガスタービンなどを
作製するときのろう付に広く使われてきた。
要求され、しかも、できるだけ低い温度でろう付できる
ろう材が要求される中で、従来のNi基耐熱ろう材は、
次のような問題を生じてきた。JIS規格に規定された
Siを含むBNi−5 Niろうは、耐食性・耐熱性は
良好であるが、液相線温度が約1160℃と高いため、ろう
付温度は1200℃以上の高温を必要とすることから、接合
しようとするステンレス鋼の特性を劣化させることがあ
る。Bを含むBNi−1、1A、2、3.4およびPを
含むBNi−6、7は融点が低いため、1050℃程度の低
い温度でろう付できる利点があるが、塩水等に対する耐
食性に難点がある。
同志、特に表面に強固な酸化皮膜を形成するステンレス
鋼などをろう付する際に、できるだけ低い温度(1050℃
程度)でろう付でき、ぬれ性が良好で、特に塩水に対す
る耐食性に優れたNi基耐熱ろう材を提供することにあ
る。
固な酸化皮膜を形成するステンレス鋼などのろう付に際
して、できるだけ低い温度でろう付でき、ステンレス鋼
母材とのぬれ性が良好で、特に塩水に対する耐食性に優
れたNi基耐熱ろう材組成を見つけるために、従来のJ
IS規格に規定されるNi基ろう材の成分について、新
たに各成分の有効性を見直し、さらに改良を加え、新し
いろう材組成を構築することで課題を解決できると考
え、検討を進めてきた。
してPとSiを選択し、各々の添加量及びP+Si合計
の添加量を限定することにより、目標とする融点となる
合金組成を見い出し、それにCr及びMoを融点やぬれ
性等に悪影響を与えない範囲で添加することにより、塩
水耐食性が向上することを見い出した。即ち、本発明は
重量%でCrを10〜30%、Pを2〜11%、Siを1〜10
%で、P+Siの合計が10〜13%、必要に応じてMoを
5%以下含み、残部はNiおよび不可避不純物よりな
る、ぬれ性・耐食性に優れたNi基耐熱ろう材であり、
不可避不純物としては、Fe5%以下、Co1%以下、
Cu1%以下、Mn 0.5%以下、B 0.3%以下、C0.15
%以下、その他の元素の合計が 0.5%以下で全不純物の
合計が7%以下許容できる。
した理由を以下に述べる。以下の%表示については重量
%を示すものである。Crは、Ni中に固溶してNi−
Cr固溶体となり、合金の耐酸化性、耐熱性、耐食性を
向上させ、特に本発明のろう材合金組成の場合、塩水に
対する耐食性を向上させる元素として有効であるが10%
未満ではその効果が少なく、30%を超えるとステンレス
鋼とのぬれ性が劣化する。以上の理由からCrは10〜30
%と限定した。
応により合金の融点に及ぼす影響が大きく、ひいてはろ
う付性に重要な影響を与えると同時に、耐食性にも影響
する成分である。本発明のろう材合金組成の場合は、特
にPとSi合計の添加量の限定が合金の融点決定に重要
な作用をおよぼす。即ち、P+Siの合計が10%未満で
は亜共晶傾向が強くなり、液相線温度が上昇し、固相線
との幅が拡がるため、ろう付性が劣化する。P+Siの
合計が13%を超えると過共晶傾向が強くなり、液相線温
度が上昇すると共に合金が脆くなる。PとSiは合金の
融点及び耐食性に対し、相互に作用、反作用する傾向と
なる。
iの個々の添加量が限定される。即ち、Pが2%未満の
場合及びSiが10%を超えた場合、合金の融点が上昇
し、目的の温度でろう付できなくなる。また,Siが1
%未満の場合及びPが11%を超えた場合、合金の耐食性
が劣化し、靱性が低下する。以上の理由からPは2〜11
%、Siは1〜10%で、かつ、P+Siの合計が10〜13
%と限定した。
良好なぬれ性・耐食性を有するが、Moを添加すること
により、さらに耐食性が向上するので必要に応じてMo
を添加することができる。ただし、Moが5%を超える
とその効果が少なく、融点が上昇し、ろう付性が劣化す
る。以上の理由からMoは5%以下と限定した。
上、不可避的に混入する場合があるが、ぬれ性・耐食性
に悪影響をおよぼさない不純物として、下記の元素の含
有を許容することができる。即ち、Fe5%以下、Co
1%以下、Cu1%以下、Mn0.5%以下、B 0.3%以
下、C0.15%以下、その他の元素の合計が 0.5%以下
で、全不純物の合計が7%以下である。本発明のNi基
ろう材合金は通常のアトマイズ法で製造される粉末のほ
か、箔や棒などの形態でも使用することができ、有用で
ある。
比較例を示す。
点、ろう付試験及びろう付試験片の塩水噴霧試験の結果
を表1に示す。なお、各特性の試験方法は以下の通りで
ある。
気中で溶解し、熱分析法により融点を測定した。即ち、
溶湯中央部に装入した熱電対に連結する記録計に熱分析
曲線を描かせ、その冷却曲線から液相線及び固相線の各
温度を読み取った。
気中で溶解し、その溶湯を黒鉛型に鋳造して5mmφの棒
状鋳造片を得、それを約5mmの高さに切断し、ろう材試
料とした。次に、図1(a)に示すようにSUS304
ステンレス鋼母材上にろう材試料を載せて1050℃で30分
間、10-4〜10-3torrの真空中でろう付熱処理(以下、ろ
う付という)を行った。ろう付後、図1(b)に示すよ
うにろう材が溶けて拡がった面積Sを計測し、その面積
Sをろう付前試料の断面積Soで割った数値、即ち、ろ
う拡がり係数W(=S/So)を求め、ろう材合金のSU
S304ステンレス鋼母材に対するぬれ性の指標とし
た。
て、JIS Z2371「塩水噴霧試験方法」に則って
塩水噴霧試験を行い、ろう材表面及び母材との界面のサ
ビ発生の有無を観察し、塩水耐食性の指標とした。試験
時間は48hrとして(途中6hr毎に状態を観察)、48hr時
間後、サビ発生のないものを「良」と評価した。なお、
比較例合金のNo.a、b、c、eについては1050℃での
ろう付性が不良であったため、塩水噴霧試験は実施しな
かった。また、BNi−5は1200℃でろう付した試験片
について塩水噴霧試験を実施した。
1050℃でのろう付試験において、いずれもろう拡がり係
数は40以上と大きく、SUS304ステンレス鋼母材
に対するぬれ性が良好であることがわかる。また、塩水
噴霧試験の結果、48hr経過後、いずれもろう材表面や母
材との界面でのサビ発生はみられず、塩水耐食性が良好
であることがわかる。
本発明合金の範囲から外れた組成である。No.a及びb
は固相線温度は低いが、液相線温度が高く、1050℃では
ろう付できない。No.cは固相線、液相線温度共高いた
め、1050℃では溶けずろう付できない。No.dは融点は
適当な温度で1050℃ろう付性は良好であるが、P量が多
くSi量が少ないため、塩水耐食性が悪い。No.eはM
o量が多いため、液相線温度が高くなり、ステンレス鋼
母材とのぬれ性が悪い。
5、2は従来からあるJISに規定されたNi基ろう材
合金組成である。BNi−7及びBNi−2は融点が低
く、1050℃で良好なろう付性を示すが、塩水噴霧試験の
結果24hr以内で赤サビが発生し、塩水耐食性が悪い。B
Ni−5は融点が高いため1050℃ではろう付できない。
なお、本発明の実施例合金は、SUS304や316の
ようなオーステナイト系ステンレス鋼母材ばかりでな
く、SUS410や430等のフェライト系、マルテン
サイト系ステンレス鋼母材に対しても良好なぬれ性を示
す。また、ろう付雰囲気は真空のほか、還元性の水素雰
囲気中や不活性のアルゴン雰囲気中でも、良好なろう付
性を示すことを確認している。
耐熱ろう材は、融点が低く、表面に強固な酸化皮膜を形
成する各種ステンレス鋼に1050℃程度のNiろうとして
は低い温度でろう付することができ、ぬれ性が良く、し
かも塩水に対し良好な耐食性を発揮する効果を有するも
ので、産業発展に寄与するところ大なる発明である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、Crを10〜30%、Pを2〜11
%、Siを1〜10%でP+Siの合計が10〜13%含み、
残部はNiおよび不可避不純物よりなる、ぬれ性・耐食
性に優れたNi基耐熱ろう材。 - 【請求項2】 重量%で、Crを10〜30%、Pを2〜11
%、Siを1〜10%でP+Siの合計が10〜13%、Mo
を5%以下含み、残部はNiおよび不可避不純物よりな
る、ぬれ性・耐食性に優れたNi基耐熱ろう材。 - 【請求項3】 ぬれ性・耐食性に悪影響をおよぼさない
不純物元素として、重量%で、Fe5%以下、Co1%
以下、Cu1%以下,Mn 0.5%以下、B0.3 %以下、
C 0.15%以下、その他の元素の合計が 0.5%以下で、
全不純物の合計が7%以下含有する請求項1、請求項2
のいずれかに記載された、ぬれ性・耐食性に優れたNi
基耐熱ろう材。
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