JP3228849B2 - ロウ充填材合金ペースト - Google Patents

ロウ充填材合金ペースト

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロウ付け用コバルト基
若しくはニッケル基合金粉末をバインダー及び分散剤を
含む水性ゲル溶液中に分散せしめてなるロウ充填材金属
乃至合金ペーストに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ロウ接は、充填材金属が449℃(84
0°F)より高く且つ接合されるべき母材金属乃至合金
の融点より低い融点を有する非鉄金属乃至合金であるよ
うな溶接プロセスの範疇に入る。ロウ接は、その一面に
おいて、ハンダ付けと類似しそして時として硬質ハンダ
付けと呼ばれる。ハンダ付けされるべき継ぎ手は通常
ハンダが溶融状態となるとき毛管作用により継ぎ手内に
吸引され充填材金属の薄膜を形成するように設計され
ている。この原理はまた、鋼部品のようなぴったりと嵌
合される部品を接合するのに高温プロセスがロウ接用材
料を使用する点で、ロウ接においても使用される。大半
の形態のロウ接は、トーチその他の手段を使用しての局
所的加熱に頼っているが、幾つかのロウ接は一般に部品
を871℃(1600°F)といった高温に加熱する炉
内で実施される。
【0003】また別の型式のロウ接は多くの点で溶接と
類似しそして時としてブロンズ溶接と呼ばれる。継ぎ手
は一般にV−字状でありここに充填材金属のビードが付
着される。しかし、このロウ接技術は、母材金属が溶融
されずそして母材と充填材金属との間での結合が僅かの
相互拡散や合金化により起こる接合温度までしか上昇さ
ない点で溶接とは異なっている。
【0004】ロウ充填材金属ペーストは一般に、充填材
金属と化学的な中性ゲルとの注ブレンドである。ロウ
充填材金属ペーストにおいて使用されるゲルの大半は有
機溶剤をベースとするバインダーを使用し、この場合溶
剤としてはトルエン、メチルエチルケトン、アセトン、
各種アルコール、トリクロロエタン等を使用することが
できる。しかしながら、これら有機溶剤の多くは作業者
の健康や環境両方に危険である。
【0005】粉末状ロウ充填材金属とともに使用するた
めのロウ接用セメントは、多くの異なった粘稠度におい
て市販入手することができる。ロウ接用セメントは、使
用に容易な液体粉末混合物として粉末状ロウ充填材金属
を被覆する手段を提供する液体プラスチックでありう
る。このロウ接セメントはビヒクル兼バインダーとして
作用するので、粉末状ロウ充填材金属と混合される時、
混合物は、ブラシ、滴下器、注射器、噴射銃等により結
合されるべき特定の部位に被覆されうる。使用されるセ
メントの粘稠度は接合帯域において必要とされる充填材
金属の量に依存する。セメントが粘稠であるほど、一層
多くの充填材金属を填入することができる。これらセメ
ントの多くもまた、上述のように、作業者の健康や環境
両方に危険である有機溶剤を使用している。
【0006】ロウ充填材金属ペーストと関連して、ペー
ストを従来型式のチューブ容器内に詰置くことができ、
必要時に分散せしめることができるように適切な粘度を
有するロウ充填材金属ペーストを開発することへの要望
も存在する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ニッ
ケル基ロウ充填材合金及びコバルト基ロウ充填材合金粉
末を対象として、環境や作業者の健康に危険でないバイ
ンダー及び分散剤から成る水性ゲルに分散せしめてなる
ロウ充填材合金ペーストを開発することである。本発明
の別の課題は、ペーストを従来型式のチューブ容器内に
詰置くことができ、必要時に分散せしめることができる
ように適切な粘度を有するロウ充填材合金ペーストを開
発することである。本発明のまた別の課題は、製造コス
トが節約できそして被覆が容易であるロウ充填材合金ペ
ーストを開発することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、水と、少なく
とも1種の分散剤と、少なくとも1種のバインダーとを
含む水性ゲル中全体を通してニッケル基ロウ充填材合金
若しくはコバルト基ロウ充填材合金粉末を均質に分散せ
しめてなるロウ充填材合金ペーストを提供することによ
り課題を解決する。本発明は、ロウ充填材合金粉末を、
分散剤とバインダーと水から構成される水性ゲル中全体
を通して均質に分散せしめてなるロウ充填材合金ペース
トにして、ロウ充填材合金粉末はペーストの重量に基づ
いて83〜90重量%の範囲の量で存在するニッケル基
ロウ充填材合金であり、分散剤はゲルの重量に基づいて
18〜22重量%の範囲の量で存在するグリセリン及び
鉱油であり、バインダーはゲルの重量に基づいて1.5
〜2重量%の範囲の量で存在するカルボキシメチルセル
ロースナトリウムであり、そして水がゲルの重量に基づ
いて78〜80重量% の範囲の量で存在することを特徴
とするロウ充填材合金ペースト、並びにロウ充填材合金
粉末を、分散剤とバインダーと水から構成される水性ゲ
ル中全体を通して均質に分散せしめてなるロウ充填材合
金ペーストにして、ロウ充填材合金粉末はペーストの重
量に基づいて86〜90重量%の範囲の量で存在するコ
バルト基ロウ充填材合金であり、分散剤はゲルの重量に
基づいて18〜22重量%の範囲の量で存在するグリセ
リン及び鉱油であり、バインダーはゲルの重量に基づい
て1.5〜2.0重量%の範囲の量で存在するカルボキ
シメチルセルロースナトリウムであり、そして水がゲル
の重量に基づいて78〜80重量%の範囲の量で存在す
ることを特徴とするロウ充填材合金ペーストを提供す
る。
【0009】
【作用】ここで使用するものとしての「バインダー」と
は、固体粒子を互いに保持するのに使用される物質であ
る。本発明において使用のための適当なバインダーは
ルボキシメチルセルロースナトリウムセルロース物
質である。
【0010】ここで使用するものとしての「分散剤」と
は、粉末のような粒子を粘稠な溶液全体を通して分散せ
しめるのを助成する物質である。本発明で使用のための
適当な分散剤は、鉱油、グリセリンである。
【0011】本発明で使用のための適当なロウ充填材合
金としては、ニッケル基ロウ充填材合金、コバルト基ロ
ウ充填材合金を挙げることができる。ニッケル基ロウ充
填材合金並びにコバルト基ロウ充填材合金の適当な例を
表1に示す。
【0012】
【表1】 サンフ゜ル 公称化学組成(重量%) 推奨ロウ接温度範囲 A Ni-15Cr-3.5B 1066-1150℃ (1950-2100°F) B Ni-3.5Si-15Cr-22Co-2.8B 1135-1205℃ (2075-2200°F) C Ni-0.8C-4.5Si-14Cr-3B-4.5Fe 1066-1204℃ (1900-2200°F) D Ni-4.5Si-14Cr-3B-4.5Fe 1077-1204℃ (1970-2200°F) E Ni-4.5Si-7Cr-3B-3Fe 1010-1170℃ (1830-2150°F) F Ni-4.5Si-3B 1010-1177℃ (1850-2150°F) G Ni-3.5Si-1.8B 1010-1177℃ (1850-2150°F) H Ni-10Si-19Cr 1147-1204℃ (2100-2200°F) I Co-8Si-19Cr-17Ni-4W-0.8B 1149-1232℃ (2100-2250°F)
【0013】サンプルAは、拡散ロウ付け用途に対して
適切でありそして使用条件が珪素を許容しない場合に適
当である珪素を含まない充填材合金である。この合金は
優れた強度と高温での耐酸化性を示す。サンプルBは許
容差の厳しいまた薄い断面部品と関与する用途において
使用するに優れた充填材合金である。コバルトの添加は
母材金属のぬれを促進しそしてロウ合金の固溶化を促進
する。得られる継ぎ手は優れた疲労耐性を示す。サンプ
ルCの充填材合金は、高温用途に対して適した高強度継
ぎ手を与える。この合金はガスタービン機械部品の継ぎ
手に推奨される。サンプルDの充填材合金は、サンプル
Cと化学的に類似であるが、ただし炭素含有量が低い。
この合金は炭化物形成傾向を減じそして不活性であるか
ら化学的侵食への耐性を必要とする環境において広幅ギ
ャップ用途に対して推奨される。サンプルEの充填材合
金は、サンプルCの場合と同様な性質を示すが、はるか
に低い温度でのロウ接を許容する。この合金は、IGA
(粒内侵食)やその他の母材稀釈化いずれにも寄与する
ことなく優れた流動特性を示しそして熱交換器やハニカ
ム構造部品の場合に必要とされるような薄い断面部品の
接合に適する。
【0014】ロウ充填材合金ペーストの粘度は、それが
使用されるべき特定の用途に依存して変動しうる。ペー
ストが従来からの絞りチューブに充填されるとき、ペー
ストはチューブから調節された量押し出されそして必要
とされる部位に正確に位置付けられる。大半の用途に対
して、ペーストの重量に基づいて83〜90重量%の範
囲の量で存在するニッケル基ロウ充填材合金若しくは8
3〜90重量%の範囲の量で存在するニッケル基ロウ充
填材合金が使用される。ロウ充填材合金粉末は、175
〜5ミクロン、好ましくは75〜11ミクロン、最も好
ましくは45〜11ミクロン範囲の寸法とされる。ペ
スト中のロウ充填材合金粉末の量は一般に細かい粉末寸
法に対して程多くなる。例えば、−120〜325タイ
ラーメッシュの粗い粉末寸法に対しては、ペースト中の
粉末の好ましい量は約88重量%であるが、−200タ
イラーメッシュから11μの細かい粉末寸法に対しては
ペースト中の粉末の好ましい量は約90重量%である。
【0015】本ペーストのゲル成分は、ペーストの重量
に基づいて、6〜20重量%、好ましくは10〜14重
量%、最も好ましくは10〜12重量%の範囲とすべき
である。ペーストのゲル成分は、ゲルの重量に基づい
、78〜80重量%の範囲の量における水、好ましく
は脱イオン水と、ゲルの重量に基づいて18〜22重量
%の範囲の、そして最も好ましくは約20重量%におけ
る少なくとも1種の分散剤と、ゲルの重量に基づい
.5〜2.0重量%範囲の少なくとも1種のバインダ
ーとを含んでいる。
【0016】実用例として、ロウ充填材合金粉末はペー
ストの重量に基づいて83〜90重量%の範囲の量で存
在するニッケル基ロウ充填材合金であり、分散剤はゲル
の重量に基づいて18〜22重量%の範囲の量で存在す
るグリセリン及び鉱油であり、バインダーはゲルの重量
に基づいて1.5〜2重量%の範囲の量で存在するカル
ボキシメチルセルロースナトリウムであり、そして水が
ゲルの重量に基づいて78〜80重量%の範囲の量で存
在するロウ充填材合金ペーストを挙げることができる。
また別の実用例として、ロウ充填材合金粉末はペースト
の重量に基づいて86〜90重量%の範囲の量で存在す
るコバルト基ロウ充填材合金であり、分散剤はゲルの重
量に基づいて18〜22重量%の範囲の量で存在するグ
リセリン及び鉱油であり、バインダーはゲルの重量に基
づいて1.5〜2.0重量%の範囲の量で存在するカル
ボキシメチルセルロースナトリウムであり、そして水が
ゲルの重量に基づいて78〜80重量%の範囲の量で存
在するロウ充填材合金ペーストを挙げることができる。
【0017】更に特定すれば、ニッケル基ロウ充填材合
金がペーストの重量に基づいて86〜90重量%の範囲
の量で存在し、分散剤はゲルの重量に基づいて約20重
量%の量で存在し、バインダーはゲルの重量に基づいて
約2重量%の量で存在し、そして水はゲルの重量に基づ
いて78〜80重量%の範囲の量で存在するロウ充填
金ペースト、並びにコバルト基ロウ充填材合金がペー
ストの重量に基づいて86〜90重量%の範囲の量で存
在し、分散剤はゲルの重量に基づいて約20重量%の量
で存在し、バインダーはゲルの重量に基づいて約2重量
%の量で存在し、そして水はゲルの重量に基づいて78
〜80重量%の範囲の量で存在するロウ充填材合金ペー
ストを挙げることができる。
【0018】本ロウ充填材金属乃至合金ペーストはキャ
ップにより蓋された開口を有する可撓性のチューブ容器
に収蔵することができる。
【0019】
【実施例】ロウ充填材合金ペーストを次のようにして調
製した:まず、78重量%水と、10重量%鉱油と、
0重量%グリセリンと、残部カルボキシメチルセルロー
スナトリウムとを含むゲルを調製した。約11〜75ミ
クロン寸法のニッケル基ロウ充填材合金粉末をゲルに混
合してペースト重量に基づいて90重量%合金粉末を有
するペーストを形成した。ペーストを開口を有するチュ
ーブに充填し、取り外し自在のキャップにより開口を蓋
した。ペーストを分与するために、チューブのキャップ
をはずしそしてチューブを絞った。その後、ペーストを
開口を通して制御された流量で押出し、ペーストを部品
を互いにロウ接するための選択された部位に付着するこ
とができた。
【0020】
【発明の効果】本発明のロウ充填材合金ペーストは環境
に対して危険がなくそしてチューブ容器内に収蔵するこ
とができる適切な粘度を有し、部品を接合するためにロ
ウ合金が必要とされる用途において容易・簡便に使用す
ることができる。
【0021】以上、本発明を好ましい具体例に基づいて
説明したが、本発明の範囲内で多くの変更をなしうるこ
とを銘記されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/363 B23K 35/30 310 B23K 35/22 310 B23K 35/24 310

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロウ充填材合金粉末を、分散剤とバイン
    ダーと水から構成される水性ゲル中全体を通して均質に
    分散せしめてなるロウ充填材合金ペーストにして、ロウ
    充填材合金粉末はペーストの重量に基づいて83〜90
    重量%の範囲の量で存在するニッケル基ロウ充填材合金
    であり、分散剤はゲルの重量に基づいて18〜22重量
    %の範囲の量で存在するグリセリン及び鉱油であり、バ
    インダーはゲルの重量に基づいて1.5〜2重量%の範
    囲の量で存在するカルボキシメチルセルロースナトリウ
    ムであり、そして水がゲルの重量に基づいて78〜80
    重量%の範囲の量で存在することを特徴とするロウ充填
    材合金ペースト。
  2. 【請求項2】 ロウ充填材合金粉末を、分散剤とバイン
    ダーと水から構成される水性ゲル中全体を通して均質に
    分散せしめてなるロウ充填材合金ペーストにして、ロウ
    充填材合金粉末はペーストの重量に基づいて86〜90
    重量%の範囲の量で存在するコバルト基ロウ充填材合金
    であり、分散剤はゲルの重量に基づいて18〜22重量
    %の範囲の量で存在するグリセリン及び鉱油であり、バ
    インダーはゲルの重量に基づいて1.5〜2.0重量%
    の範囲の量で存在するカルボキシメチルセルロースナト
    リウムであり、そして水がゲルの重量に基づいて78〜
    80重量%の範囲の量で存在することを特徴とするロウ
    充填材合金ペースト。
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