JP4022397B2 - 銀ろう合金およびろう付け方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀ろう合金および金属部品のろう付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶加材としても知られる非鉄ろう合金を用いて、鋼部品などの金属部品に、トーチろう付け、誘導ろう付け、炉ろう付け、真空ろう付けなどを行うことが知られている。通常の溶加材は、銀、金、ニッケル、銅などのろう合金である。銀ろう合金は、比較的高価であり、一般に、銅合金より低温で融解する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で使用されている銀ろう合金の１つとして、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル２．０重量％を含む合金がある。この銀ろう合金は広く使用されているにもかかわらず、ろう付け特性、特に、ぬれ性の向上した合金が、依然として必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、ぬれ性の向上した銀ろう合金を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、ろう付け前にステンレス鋼基体にニッケルめっきを必要としない改善されたろう付け方法を提供することである。
【０００６】
上述した目的は、本発明の銀ろう合金およびろう付け方法により達成される。
【０００７】
本発明による銀ろう合金は、実質的に、銀 約５２．２５〜約５７．０重量％、銅 約３８．９５〜約４３．０重量％、マンガン 約０．５〜約５．５重量％、好ましくは約１．０〜約５．５重量％、ニッケル 約２．５重量％以下、好ましくは約１．５〜約２．５重量％、から成る。
【０００８】
本発明による部品のろう付け方法は、一般に、鉄材料から形成された物品を用意し、この物品に、実質的に、銀 約５２．２５〜約５７．０重量％、銅 約３８．９５〜約４３．０重量％、マンガン 約０．５〜約５．５重量％、ニッケル約２．５重量％以下、から成る合金から形成されるろう付け材料を接触させ、物品とろう付け材料を、約９００〜約１０５０℃の範囲の温度で、ろう付け材料を融解させるのに十分な時間、加熱する、ことを含む。
【０００９】
本発明の銀ろう合金およびろう付け方法の他の目的、付随する利点とともに、他の詳細は、以下の詳細な説明と添付の図面に、説明される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による銀ろう合金は、実質的に、銀 約５２．２５〜約５７．０重量％、銅 約３８．９５〜約４３．０重量％、マンガン 約０．５〜約５．５重量％、好ましくは約１．０〜約５．５重量％、ニッケル 約２．５重量％以下、好ましくは約１．５〜約２．５重量％、から成る。本発明の合金は、鉄、亜鉛、シリコン、リン、硫黄、白金、パラジウム、鉛、金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、ゲルマニウム、炭素、酸素などの他の微量元素を、合計で約０．１５重量％以下、含むこともできる。上述した範囲内でマンガンを添加すると、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル ２．０重量％から成る銀−銅−ニッケルろう合金に比較して、本発明の合金のろう付け特性、特に、ぬれ性、が向上することが見出された。
【００１１】
本発明による特に有用なろう合金は、（１）実質的に、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、マンガン ２．０重量％から成る銀ろう合金、（２）実質的に、マンガン ０．５〜５．５重量％と、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル２．０重量％の合金に比例する残りの組成と、から成る銀ろう合金、を含む。
【００１２】
本発明の銀ろう合金は、当業技術で知られるどのような適切な方法でも形成することができ、当業技術で知られるどのような適切な技術を用いても、どのような所望の形状にも、鋳造することができる。例えば、本発明の銀ろう合金は、ストリップ、ワイヤ、ロッド、シート、フォイル、塊状（ｐｉｇ）、粉末、ショット、チップ、ペースト（ｐａｓｔｅ）などの形状にすることができる。
【００１３】
本発明の銀ろう合金は、鋼、ステンレス鋼などの鉄材料から形成された基体上でろう付け合金を融解させるのに十分な時間で、約９００〜約１０５０℃、好ましくは、約９５０〜約１０５０℃の範囲の温度で、ろう付けすることができる。本発明の合金を用いると、ろう付けは、炉、局所的トーチ、誘導加熱器、ろう付け浴または融剤浴（ｆｌｕｘ ｂａｔｈ）への浸漬、抵抗加熱、レーザ加熱、赤外線加熱などを用いて行うことができる。使用されるろう付け方法に依存して、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気、または、その他の種類の保護雰囲気で実施することができる。本発明の銀ろう合金は、上述したろう付け温度で融解し、鉄基体材料を融解せずに、接続する鉄基体材料を容易にぬらす。
【００１４】
本発明の銀ろう合金は、鋼表面、特にステンレス鋼表面を、ろう付けするのに使用することができる。本発明の銀ろう合金の利点の１つは、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気で、融剤を使用する必要がなく、さらに、鉄基体材料にニッケルめっきを施す必要がないことである。
【００１５】
本発明の銀ろう合金は、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル ２．０重量％から成る合金などの他のろう付け合金より、良好なぬれ性と流れ性を有することが、見出された。
【００１６】
本発明の合金の向上した特性を明確に示すために、本発明の合金に一致する制御された量のろう付け合金が、一連のステンレス鋼断片に接触された。ろう付け容量は、試験中に合金が過剰に広がるのを防止するように、少量に維持された。次に、各サンプルは、ろう付け炉内で、アルゴン保護雰囲気下、９００〜１０００℃のろう付け温度に加熱された。上述したろう付け条件で、ろう付け合金は、融解して、ステンレス鋼断片でぬれ角を形成した。次に、液体または固体ろう付け合金とステンレス鋼断片との間の接触線における角度（接触角）が、測定された。この測定は、その場で、または、断片が室温まで冷却された後で、行われた。結果として得られた角度は、ぬれ性の指標になる。接触角またはぬれ角が小さくなるほど、銀ろう合金と基部材料との間のぬれ性は、より良好になる。図１から理解されるように、１０００℃の温度に加熱された本発明のろう付け合金は、約１〜約１９度の範囲のぬれ角を示し、９００℃の温度に加熱された本発明のろう付け合金は、約１〜約３７度の範囲のぬれ角を示した。
【００１７】
５６Ａｇ−４２Ｃｕ−２Ｎｉ合金の通常のぬれ角は、ステンレス鋼の表面状態、ろう付け温度に依存して、概略、１０〜９０度の範囲に含まれることができる。上述した説明から理解されるように、本発明の銀ろう合金は、実質的にこの広い範囲のぬれ角の変動を低減させ、一般に小さなぬれ角と向上したろう流れ性を与える。上述した試験では、合金のマンガン含有量が高くなるほど、ぬれ角が小さくなることが示される。図１は、約１．０重量％を超え、約５．０重量％までのマンガン含有量を有する本発明による合金が、優れたぬれ性を与えることを、明確に示している。
【００１８】
本発明に従って、上述した目的、手段、利点を十分に満足する銀ろう合金が提供されたことは、明らかである。本発明は、その具体的な実施態様の文脈で説明されているが、上述した説明を読めば、当業者には、他の代替物、変更例、変形例が、明らかになるであろう。従って、これらの代替物、変更例、変形例は、特許請求の範囲の広い範囲の中に入るように包含されるものである。
【００１９】
【発明の効果】
このように、本発明の銀ろう合金は、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル ２．０重量％から成る合金などの他のろう付け合金より、良好なぬれ性と流れ性を有することが、見出された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による合金により実現することができるぬれ角を、合金のマンガン含有量の関数として示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀ろう合金および金属部品のろう付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶加材としても知られる非鉄ろう合金を用いて、鋼部品などの金属部品に、トーチろう付け、誘導ろう付け、炉ろう付け、真空ろう付けなどを行うことが知られている。通常の溶加材は、銀、金、ニッケル、銅などのろう合金である。銀ろう合金は、比較的高価であり、一般に、銅合金より低温で融解する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で使用されている銀ろう合金の１つとして、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル２．０重量％を含む合金がある。この銀ろう合金は広く使用されているにもかかわらず、ろう付け特性、特に、ぬれ性の向上した合金が、依然として必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、ぬれ性の向上した銀ろう合金を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、ろう付け前にステンレス鋼基体にニッケルめっきを必要としない改善されたろう付け方法を提供することである。
【０００６】
上述した目的は、本発明の銀ろう合金およびろう付け方法により達成される。
【０００７】
本発明による銀ろう合金は、実質的に、銀 約５２．２５〜約５７．０重量％、銅 約３８．９５〜約４３．０重量％、マンガン 約０．５〜約５．５重量％、好ましくは約１．０〜約５．５重量％、ニッケル 約２．５重量％以下、好ましくは約１．５〜約２．５重量％、から成る。
【０００８】
本発明による部品のろう付け方法は、一般に、鉄材料から形成された物品を用意し、この物品に、実質的に、銀 約５２．２５〜約５７．０重量％、銅 約３８．９５〜約４３．０重量％、マンガン 約０．５〜約５．５重量％、ニッケル約２．５重量％以下、から成る合金から形成されるろう付け材料を接触させ、物品とろう付け材料を、約９００〜約１０５０℃の範囲の温度で、ろう付け材料を融解させるのに十分な時間、加熱する、ことを含む。
【０００９】
本発明の銀ろう合金およびろう付け方法の他の目的、付随する利点とともに、他の詳細は、以下の詳細な説明と添付の図面に、説明される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による銀ろう合金は、実質的に、銀 約５２．２５〜約５７．０重量％、銅 約３８．９５〜約４３．０重量％、マンガン 約０．５〜約５．５重量％、好ましくは約１．０〜約５．５重量％、ニッケル 約２．５重量％以下、好ましくは約１．５〜約２．５重量％、から成る。本発明の合金は、鉄、亜鉛、シリコン、リン、硫黄、白金、パラジウム、鉛、金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、ゲルマニウム、炭素、酸素などの他の微量元素を、合計で約０．１５重量％以下、含むこともできる。上述した範囲内でマンガンを添加すると、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル ２．０重量％から成る銀−銅−ニッケルろう合金に比較して、本発明の合金のろう付け特性、特に、ぬれ性、が向上することが見出された。
【００１１】
本発明による特に有用なろう合金は、（１）実質的に、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、マンガン ２．０重量％から成る銀ろう合金、（２）実質的に、マンガン ０．５〜５．５重量％と、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル２．０重量％の合金に比例する残りの組成と、から成る銀ろう合金、を含む。
【００１２】
本発明の銀ろう合金は、当業技術で知られるどのような適切な方法でも形成することができ、当業技術で知られるどのような適切な技術を用いても、どのような所望の形状にも、鋳造することができる。例えば、本発明の銀ろう合金は、ストリップ、ワイヤ、ロッド、シート、フォイル、塊状（ｐｉｇ）、粉末、ショット、チップ、ペースト（ｐａｓｔｅ）などの形状にすることができる。
【００１３】
本発明の銀ろう合金は、鋼、ステンレス鋼などの鉄材料から形成された基体上でろう付け合金を融解させるのに十分な時間で、約９００〜約１０５０℃、好ましくは、約９５０〜約１０５０℃の範囲の温度で、ろう付けすることができる。本発明の合金を用いると、ろう付けは、炉、局所的トーチ、誘導加熱器、ろう付け浴または融剤浴（ｆｌｕｘ ｂａｔｈ）への浸漬、抵抗加熱、レーザ加熱、赤外線加熱などを用いて行うことができる。使用されるろう付け方法に依存して、アルゴン雰囲気などの不活性ガス雰囲気、または、その他の種類の保護雰囲気で実施することができる。本発明の銀ろう合金は、上述したろう付け温度で融解し、鉄基体材料を融解せずに、接続する鉄基体材料を容易にぬらす。
【００１４】
本発明の銀ろう合金は、鋼表面、特にステンレス鋼表面を、ろう付けするのに使用することができる。本発明の銀ろう合金の利点の１つは、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気で、融剤を使用する必要がなく、さらに、鉄基体材料にニッケルめっきを施す必要がないことである。
【００１５】
本発明の銀ろう合金は、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル ２．０重量％から成る合金などの他のろう付け合金より、良好なぬれ性と流れ性を有することが、見出された。
【００１６】
本発明の合金の向上した特性を明確に示すために、本発明の合金に一致する制御された量のろう付け合金が、一連のステンレス鋼断片に接触された。ろう付け容量は、試験中に合金が過剰に広がるのを防止するように、少量に維持された。次に、各サンプルは、ろう付け炉内で、アルゴン保護雰囲気下、９００〜１０００℃のろう付け温度に加熱された。上述したろう付け条件で、ろう付け合金は、融解して、ステンレス鋼断片でぬれ角を形成した。次に、液体または固体ろう付け合金とステンレス鋼断片との間の接触線における角度（接触角）が、測定された。この測定は、その場で、または、断片が室温まで冷却された後で、行われた。結果として得られた角度は、ぬれ性の指標になる。接触角またはぬれ角が小さくなるほど、銀ろう合金と基部材料との間のぬれ性は、より良好になる。図１から理解されるように、１０００℃の温度に加熱された本発明のろう付け合金は、約１〜約１９度の範囲のぬれ角を示し、９００℃の温度に加熱された本発明のろう付け合金は、約１〜約３７度の範囲のぬれ角を示した。
【００１７】
５６Ａｇ−４２Ｃｕ−２Ｎｉ合金の通常のぬれ角は、ステンレス鋼の表面状態、ろう付け温度に依存して、概略、１０〜９０度の範囲に含まれることができる。上述した説明から理解されるように、本発明の銀ろう合金は、実質的にこの広い範囲のぬれ角の変動を低減させ、一般に小さなぬれ角と向上したろう流れ性を与える。上述した試験では、合金のマンガン含有量が高くなるほど、ぬれ角が小さくなることが示される。図１は、約１．０重量％を超え、約５．０重量％までのマンガン含有量を有する本発明による合金が、優れたぬれ性を与えることを、明確に示している。
【００１８】
本発明に従って、上述した目的、手段、利点を十分に満足する銀ろう合金が提供されたことは、明らかである。本発明は、その具体的な実施態様の文脈で説明されているが、上述した説明を読めば、当業者には、他の代替物、変更例、変形例が、明らかになるであろう。従って、これらの代替物、変更例、変形例は、特許請求の範囲の広い範囲の中に入るように包含されるものである。
【００１９】
【発明の効果】
このように、本発明の銀ろう合金は、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、ニッケル ２．０重量％から成る合金などの他のろう付け合金より、良好なぬれ性と流れ性を有することが、見出された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による合金により実現することができるぬれ角を、合金のマンガン含有量の関数として示すグラフである。
Claims (13)
- 銀 ５２．２５〜５７．０重量％、銅 ３８．９５〜４３．０重量％、マンガン ０．５〜５．５重量％、ニッケル １．５〜２．５重量％、から成ることを特徴とする銀ろう合金。
- 銀 ５２．２５〜５７．０重量％、銅 ３８．９５〜４３．０重量％、マンガン １．０〜５．５重量％、ニッケル ２．５重量％以下、から成ることを特徴とする銀ろう合金。
- 前記合金は、他の元素を、合計で０．１５重量％含むことを特徴とする請求項１記載の銀ろう合金。
- 前記合金は、他の元素を、合計で０．１５重量％含むことを特徴とする請求項２記載の銀ろう合金。
- 銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、マンガン ２．０重量％、から成ることを特徴とする銀ろう合金。
- マンガン ０．５〜５．５重量％と、重量比で５６：４２：２の銀、銅、ニッケルである残りの組成と、から成ることを特徴とする銀ろう合金。
- （１）鉄材料から形成された物品を用意し、（２）この物品に、銀 ５２．２５〜５７．０重量％、銅 ３８．９５〜４３．０重量％、マンガン ０．５〜５．５重量％、ニッケル １．５〜２．５重量％、から成る合金から形成されるろう付け材料を接触させ、（３）前記物品と前記ろう付け材料を、９００〜１０５０℃の範囲の温度で、ろう付け材料を融解させるのに十分な時間、加熱する、ことを含むことを特徴とする物品のろう付け方法。
- （１）鉄材料から形成された物品を用意し、（２）この物品に、銀 ５２．２５〜５７．０重量％、銅 ３８．９５〜４３．０重量％、マンガン １．０〜５．５重量％、ニッケル ２．５重量％以下、から成る合金から形成されるろう付け材料を接触させ、（３）前記物品と前記ろう付け材料を、９００〜１０５０℃の範囲の温度で、ろう付け材料を融解させるのに十分な時間、加熱する、ことを含むことを特徴とする物品のろう付け方法。
- （１）鉄材料から形成された物品を用意し、（２）この物品に、銀 ５６重量％、銅 ４２重量％、マンガン ２．０重量％、から成る合金から形成されるろう付け材料を接触させ、（３）前記物品と前記ろう付け材料を、９００〜１０５０℃の範囲の温度で、ろう付け材料を融解させるのに十分な時間、加熱する、ことを含むことを特徴とする物品のろう付け方法。
- （１）鉄材料から形成された物品を用意し、（２）この物品に、マンガン ０．５〜５．５重量％と、重量比で５６：４２：２の銀、銅、ニッケルである残りの組成と、から成る合金から形成されるろう付け材料を接触させ、（３）前記物品と前記ろう付け材料を、９００〜１０５０℃の範囲の温度で、ろう付け材料を融解させるのに十分な時間、加熱する、ことを含むことを特徴とする物品のろう付け方法。
- 前記加熱は、前記物品と前記ろう付け材料を、９５０〜１０５０℃の範囲の温度で加熱する、ことを含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の方法。
- 前記物品の用意は、鋼から形成された物品を用意することを含むことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の方法。
- 前記物品の用意は、ステンレス鋼から形成された物品を用意することを含むことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の方法。
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