JP4435826B2 - Ｆｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材 - Google Patents

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Description

本発明は、Ｎｉろうに代わる安価なＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材に関する。
従来のＮｉろうは、６０〜７０％前後のＮｉをベースにＣｒ，Ｓｉ，Ｂ，Ｐなどを添加した合金によって作られており、９００〜１１３５℃の溶融温度を有している。そして、主にステンレス鋼のろう付に、真空炉や水素炉を利用して使用されている。
然しながら、Ｎｉは生産量が少なく、その国際的な需給の変化により価格が大幅に変動し、需要家の悩みの種となっている。
ニッケルろうは、特にＮｉの配合比率が高く、その価格高騰の影響をまともに受けており、近年、ディーゼル車用のＥＧＲクーラーの生産が著しく増加の傾向にあり、需要家からは主要生産材であるニッケルろうのニッケルレス化または低含有化が望まれている。
これに対し、ろう材用合金粉末としてＣｒ，ＳｉおよびＣに対し、残部を実質的にＮｉを加えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、Ｎｉの一部をＦｅに代えて結晶構造の粘性テープとして製造されるＮｉベースろうも知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許２９３１３６０号公報 特開平１−１０７９９６号公報
上記特許文献１および２も、基本的にはＮｉを主要構成元素とし、融点の高いＦｅを用いているものは見当たらない。しかし、特許文献２ではＮｉの一部をＦｅに代える構成も認められるがＭｏの配合はなく、合金として緻密化に欠け、かつ、ろう材としての耐食性が劣り、実用性に乏しいという問題があった。
本発明は、叙上の点に着目して成されたもので、実用性が高く合金組織の緻密化と耐食性に優れたＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材を提供することにある。
本発明は、以下の構成を備えることにより上記課題を解決できる。
（１）質量比で、
Ｆｅ ３０−６０％
Ｃｒ ２０−３０％
Ｎｉ ５−３０％
Ｍｏ ０．１− ５％
Ｓｉ ４−１０％
Ｐ ４−１０％
残部不可避不純物
からなる化学組成を有することを特徴とするＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材。
（２）上記組成を有する合金粉末とバインダを混合したことを特徴とする前記（１）記載のＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材。
本発明によれば、高価なＮｉの使用量を著しく低減し、代わってＦｅを配合し、かつＰ，Ｓｉを配合して合金の融点降下に寄与させ、さらにＭｏを加えた合金組織の緻密化と耐食性の向上を図ったＦｅ−Ｃｒ合金ベースにした安価なろう材を得ることができる。
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
表１に、本発明に係るＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材の組成例を示す。表１および表２において、ろう材の成分はＮｏ．１ないしＮｏ．１４合金ろうについて、それぞれ試験を行った。
すなわち、表１はＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう付作業の作業性について作業温度の試験結果であり、表２は耐食性の試験結果を示している。
Figure 0004435826
Figure 0004435826
上記試験結果に基づいて本発明のＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろうの化学成分は表３の条件に適するものであると認められる。
Figure 0004435826
さらに、ろう付け強度試験については、埼玉県産業技術総合センターにおいて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０の１０件の試験片に対して、一般強度試験、固体試料の強度試験並びに圧縮試験を行った結果を表４に示す。
いずれもろう材として十分、実用に堪えることが分った。
なお、強度試験の結果から判断してＮｏ．１１〜Ｎｏ．１４も亦、同一の結果を予測できた。
Figure 0004435826
そして、Ｆｅの含有成分量は６０％が限度であり、これ以上含有するろう材では溶融温度が上昇し、実用に供し得ないことが分った。
そしてＭｏの含有量は、下限では０．１％で良く、上限では５％であることが実験上認められた。
なお、Ｃｒは、１５％〜３０％の範囲が実用的に用いることができる限界であり、好ましくは２０％〜３０％の範囲が最適であることが判明した。その他、Ｓｉ及びＰの含有量について実験した所、いずれも４％〜１０％の範囲であった。
上記表３に示す原料は、秤量後、電解法，粉砕法，アトマイズ法，熱処理法や化学還元法、或はプラズマ回転電極法など、好みの粉粒処理を行ってＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材を得ることができる。
なお、このろう材は、粉末をバインダと混合して塗液のＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材として得ることもできる。
つぎに、ろう材として働くろう材の溶融開始温度と凝固開始温度について、ろう付部材にＮｏ．１１およびＮｏ．１２を用いて実験を行った処、図１および図２の結果を得た。
即ち、Ｎｏ．１１のろう材では、溶融開始温度は１０５１．６℃で約１０５２℃であり、凝固開始温度は１０８４．９℃で約１０８５℃であった。
また、Ｎｏ．１２のろう材では溶融開始温度は１０５８．３℃、即ち、１０５８℃であり、凝固開始温度は１０７２．８℃で約１０７３℃であった。
他のすべてのろう材Ｎｏ．１ないしＮｏ．１０およびＮｏ．１３，Ｎｏ．１４についても略同様のデータが得られた。
本発明によれば、従来のＮｉ−Ｃｒ合金ベースのろう材と異なり、溶融温度の高いＦｅをＮｉの代替金属として用いているので、本来ならばろう材としては適応しない組成合金をＳｉ，ＰそしてＭｏを用いたことにより、固相温度が９８０℃〜１０９０度，液相温度が１０６０℃〜１１３０℃の範囲を維持し、ろう付温度を１１００℃〜１１６０℃の実用ろう付温度に保持できるので、Ｎｉの新しい代替金属としてＦｅが積極的に用いられ、Ｆｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材料が広く普及できるものと予測される。
本発明に係るろう材Ｎｏ．１１の示差熱熱重量同時測定（ＴＧ／ＤＴＡ）の検査結果で使用状態の溶融開始温度と凝固開始温度とを示すグラフと、このろう材Ｎｏ．１１を用いるろう付材料の温度変化を示すグラフとを結合した図 本発明に係るろう材Ｎｏ．１２の示差熱熱重量同時測定（ＴＧ／ＤＴＡ）の検査結果で使用状態の溶融開始温度と凝固開始温度とを示すグラフと、このろう材Ｎｏ．１２を用いるろう付材料の温度変化を示すグラフとを結合した図

Claims (2)

  1. 質量比で、
    Ｆｅ ３０−６０％
    Ｃｒ ２０−３０％
    Ｎｉ ５−３０％
    Ｍｏ ０．１− ５％
    Ｓｉ ４−１０％
    Ｐ ４−１０％
    残部不可避不純物
    からなる化学組成を有することを特徴とするＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材。
  2. 上記組成を有する合金粉末とバインダを混合したことを特徴とする請求項１記載のＦｅ−Ｃｒ合金ベースのろう材。
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