JPH01107996A

JPH01107996A - ニツケルをベースとするろう

Info

Publication number: JPH01107996A
Application number: JP63243787A
Authority: JP
Inventors: Joachim Falk; ヨアヒム、フアルク
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1989-04-25
Also published as: EP0309786A1; EP0309786B1; DE3875444D1; US4913752A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は、鋼及びニッケルをベースとする合金の高温ろ
う接続用ニッケル−ベース−ろうに関する。

〔従来の技術〕

ニッケルをベースとするろうは主として鋼及びニッケル
をベースとする合金の高温ろう接続に使用される。従来
使用されているニッケルろうは脆化を避けることのでき
ない金属間化合物であることから、粉末状又はそれから
製造されたろうペースト又は非晶質テープとしてのみ製
造されている。

ドイツ連邦共和国特許第２７５５４３５号明細書によれ
ば金属部分の硬質ろう付は用の均質な延性ろう箔は公知
であり、これはそれ自体公知の急速凝固技術により製造
される。このろう箔は鉄０〜４原子％、クロムＯ〜２１
原子％、ホウ素Ｏ〜１６原子％、ケイ素０〜１９原子％
、リン０〜２２原子％及び残りがニッケル及び場合によ
っては不純物からなり、その除鉄、クロム及びニッケル
の総量は７６〜８４原子％、ホウ、ケイ素及びリンの総
量は１６〜２４原子％の範囲にあるべきである。この笛
はほぼガラス状すなわち非晶質であるべきである。

更に欧州特許出願公開第００５６１４１号明細書からガ
ラス状構造物を少なくとも５０％及びパラジウム、ホウ
素及びニッケルを以下の量で含有する延性硬質ろう箔は
公知であり、これはパラジウム１〜４１原子％、クロム
Ｏ〜２０原子％、ホウ素１１〜２０原子％及び残りがニ
ッケルがらなり、その際ニッケル、パラジウム及びクロ
ムの総量は８０〜８９原子％の範囲内にある。

これらの及びＩ［Ｕの合金組成はオーステナイト、マル
テンサイト及びフェライト製のステンレス調並びにニッ
ケルをベースとする合金を高温で硬質ろう付けするのに
主として適している。１０００°Ｃ以上の高温でのろう
付けは、使用時に高温に曝される構造部材の場合に必要
である０例としてここでは航空機用タービン部分又は金
属部ガス触媒を挙げることができる。

薄い加工材料をろう付けする場合、材料はろう付は箇所
の周囲でろうが拡散浸入することによっ・て、塊状に変
わる。この結果材料の特性は多くの場合著しく劣化する
。これには例えば脆化のような機械的特性の他に例えば
酸化特性の劣化のような腐食特性が挙げられる。この問
題は例えば自動車用廃ガス触媒で使用されるような高温
加工材料の場合特に欠点とみなされる。

これらの廃ガス触媒担体物質としては、特にＦｅ−Ｃｒ
−Ａ１合金をその高い耐酸化性の故に最適のものとして
挙げることができる。触媒内における貫流抵抗をできる
だけ小さく保つためには、この場合担体に巻き付ける約
５０μｍの薄いテープが必要である。強度上の理由から
個々の巻き層を互いにろう付けする必要がある。これは
極めて困難な作業であることが判明しているだけではな
く、このろう付は箇所は以下の理由から満足することが
できなかった。すなわちａ）　粉末ろうでのろう付けは技術的に著しい出費を必
要とする。それというのもろう付けすべきでない箇所に
もろうによる湿潤及び汚染が生じるのを避は得ないから
である。

ｂ）　粉末状ろうの正確な配量はほとんど不可能である
。その結果ろう付は箇所に約５０Ｄ１１の担体物質の合
金組成の塊状変化が生じ得る。

Ｃ）　ろうペーストの５０％までであうでよい有機結合
剤を用いてろうペーストを粉末ろうから製造するこの種
のペーストは、結合剤がろう付は中に燃焼することから
その使用が制限される。

これによりろうの湿潤性は劣化し、またろう付は箇所が
炭素により不純化することを避は得ない。

ｄ）　非晶質のろうテープを用いてのろう付けはその限
りでは不十分である。それというのも非晶質ろうテープ
の極めて高い降伏点がその加工を著しく困難なものとす
る可能性を有することが明らかであるからである。切断
又は座屈を要するところはすべて非晶質ろうテープの使
用を著しく困難にする。

ｅ）　非晶質合金中にガラスを形成させるために必要と
されるようなホウ素又はリンを多量に含有することは、
ろうにおいては十分避けなければならない。そうでない
場合に生ずる析出物はその機械的特性及び酸化特性を著
しく劣化させる。

ｆ）　ろう中の高ニツケル含有量によってろう付は箇所
の周囲で担体物質中にオーステナイトが形成される。二
〇オーステナイトはろう付は箇所の酸化特性を劣化させ
ることから、早すぎる酸化を監視しなければならない。

従来これらの問題は、できるだけ少量のろうを使用する
ことにより解決することが試みられてきた。ろう付は中
の拡散により、ろう付は箇所の範囲内でニッケル量が一
緒にろう物質及び担体物質を介して配分される。その際
重要なことは、ろう付けすべき触媒担体が約５０μ輌の
極めて薄い厚さのテープであり、その結果この拡散工程
には極く僅かな物質が使用されるにすぎないことである
。

触媒担体中のニッケル濃度を十分に薄く保つためには（
これによりオーステナイトへの転換は生じない）、単に
ろうの量を極（少量に保つことだけで十分である。これ
は特に薄い非晶質のろう箔を使用することにより解決さ
れる。

この場合ろう箔のテープの厚さが１５μｍにすぎないも
のを使用することが試みられた。しかしこれは他の重大
な欠点を有する。すなわちこの非晶質合金中に存在する
ホウ素のようなガラス形成元素が再び酸化特性を決定的
に劣化させる。非晶質ろうテープの高い降伏点も好まし
くない。すなわち非晶質ろうテープの高い降伏点が特に
薄い金属箔を使用する場合、その加工を特にろう箔の切
断及び座屈を要する箇所で、著しく困難なものとし得る
ことは明らかである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記の諸問題を解決できる比較的簡単に製造
し得るニッケルをベースとするろうを提供することをそ
の課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は特許請求の範囲の各請求項に特徴付けられて
いるようなニッケル−ベース−ロウにより解決される。

〔発明の効果〕

本発明による合金組成は特に有利であることが判明した
。従来同様の合金組成を有するろうはその比較的多量の
非金属元素とそれに伴う脆化のために、粉末としてか又
は付加的有機結合剤を有するろうベースとしてのみ製造
し、使用することができた。ところで予想外にも、急速
凝固技術により結晶性でまた延性のろうテープがこの合
金組成で簡単に製造できることを示した。このテープの
製造時における急速冷却によって、さもなければ発生す
る可能性のある脆性の金属間相を十分に抑制することが
できる。その結果結晶性で延性のろうテープを薄い厚さ
で製造することができる。

本発明によるろうテープの利点は特にろう付は工程の簡
略化にある。すなわちろう付は工程は触媒担体の例の場
合、ろうテープをハニカム構造体に一緒に巻き込むこと
ができることから簡単で経済的である。次いでハニカム
構造体全体を加熱することにより、すなわち予定した範
囲においてのみ局部的に限定してろう付けすることがで
きる。

〔実施例〕

ろうテープに特に有利な合金のいくつかを以下に詳述す
る。

ａ）　ケイ素含有量２〜１５重量％のニッケルーケイ素
−ベース合金、湿潤性及びろう付は可能性を改良するた
めまた溶融温度を正確に調整するために、合計して０．
１〜１０重量％までの少量の添加物としてＴｉ、Ｚｒ、
Ｎｂ、、Ａｓ、Ｐ。

Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｃ、Ｃを加えること
ができる。ろうの例：Ｎｉ＋１１重量％のｓｉ＋ｉ重量
％のＴｉ。

ｂ）　クロム含有量２〜４０重量％のニッケルークロム
−ベース合金、ろうの例＋Ｎｉ＋８．３重量％のＳｔ÷
１３重量％のクロム。

Ｃ）　マンガン含有量２〜８０重量％のニッケルーマン
ガン−ベース合金、湿潤性及びろう付は性を改良するた
めにまた溶融温度を正確に調整するために合計して０〜
１０重量％までの少量の添加物としてＴｔ、Ｚｒ、Ｎｂ
５Ａｓ、Ｐ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｉ　ｎ、Ｇｅ、Ｓｃ、Ｃを加
える。ろうの例：Ｎｉ＋１０重量％のＭｎ＋８重量％の
Ｓｉ＋５重量％のＣｕ。

本発明によりニッケルを鉄によって一部代えることは特
に有利であることが判明した、それというのもこの処理
によりもとのフェライト担体物質中でのオーステナイト
変換率を著しく減少させることができるからである。先
に記載したとおり酸化特性を劣化させる原因の一つはろ
う内における高いニッケル含を量にあるが、これは鉄の
添加により減少される。

ろう付は後の拡散工程により全ニッケル含有量は担体及
びろうテープのテープ厚さに応じて更にほぼ３〜６分の
１に減少し得ることが明らかになった。鉄含有量が５〜
６０重量％の場合、すべてのニッケル−ベース−ろうに
おいてろう付は箇所のニッケル含有量は１５％以下に減
少することができる。ニッケル内での鉄の高い可溶性に
より鉄の添加によってその融点が僅かに変化するのみで
、他のろう特性が劣化することはない。

ニッケル−ベース−ろうはにニッケルの一部を鉄によっ
て代えることとは関係なく）、ケイ素を１５重看％まで
含育している場合に特に有利であることが判明した。

ケイ素８〜１１重量％を含むニッケル−ベース−ろうは
代表的な使用例であり、その酸化特性は、ニッケルの３
０〜４０重量％を鉄に代えることによって、驚異的に改
良することができる。Ｎｉ＋３０〜４０重量％の鉄＋８
〜１１重量％のＳｔよりなる合金を用いることにより、
湿潤性が付加的に改良されることの他にそのろう化合物
の耐用期間を明らかに高めることができる。

湿潤性及びろう付は可能性を更に改良するためにまた溶
融温度を正確に調整するために、本発明によるニッケル
−ベース−ろうにチタン、ジルコニウム、ニオブ、ヒ素
、リン、クロム、マンガン、銅、亜鉛、インジウム、ゲ
ルマニウム、スカンジウム及び炭素の群からなる元素の
少なくとも１種を少量、すなわち０．１〜１０重量％ま
での全含有量で添加することが有利である。

テストのため幅５ｍの見本テープを６０〜１０μ晴の種
々のテープの厚さで製造した。これらのテープでその延
性の他に、ろう付は性、湿潤性及び酸化特性が厚さ５０
μ輪のＦｅ−Ｃｒ−Ａｓ箔のテストろう付けで成功裡に
試験された。

Ａ１１８）代理人弁理士冨村　ｇｌ、′・□ｆ、″丘

Claims

【特許請求の範囲】１）鋼及びニッケルをベースとする合金の高温ろう接続
用ニッケル−ベース−ろうにおいて、ケイ素２〜１５重
量％を含み、更にチタン、ジルコニウム、ニオブ、ヒ素
、リン、銅、亜鉛、インジウム、ゲルマニウム、スカン
ジウム、炭素の群から選択される元素の少なくとも１種
を合計して０．１〜１０重量％までまた場合によっては
不純物を含有し、これらの合金から急速凝固により結晶
構造の延性ろうテープとして製造されていることを特徴
とするニッケルをベースとするろう。２）ケイ素６〜１２重量％を含有していることを特徴と
する請求項１記載のろうテープ。３）ケイ素９〜１１．５重量％、チタン０．５〜２重量
％及び残りがニッケルである合金組成を有することを特
徴とする請求項１又は２記載のろうテープ。４）マンガン２〜８０重量％を含有していることを特徴
とする請求項１又は２記載のろうテープ。５）ケイ素７〜９重量％、マンガン５〜１５重量％、銅
４〜６重量％及び残りがニッケルである合金組成を有す
ることを特徴とする請求項４記載のろうテープ。６）クロム２〜４０重量％を含有していることを特徴と
する請求項１又は２記載のろうテープ。７）ケイ素２〜８．３重量％及びクロム含有量５５重量
％までであり、また場合によっては不純物を含有してお
り、これらの合金から急速凝固により結晶構造の延性ろ
うテープとして製造されていることを特徴とする鋼及び
ニッケルをベースとする合金の高温ろう接続用ニッケル
−ベース−ろう。８）ケイ素６〜８．３重量％、クロム１２〜２０重量％
及び残りがニッケルである合金組成を有することを特徴
とする請求項７記載のろうテープ。９）ニッケル５〜６０重量％を鉄によって代え、この合
金から急速凝固により有利には結晶構造の延性ろうテー
プとして製造されていることを特徴とする鋼及びニッケ
ルをベースとする合金の高温ろう接続用ニッケル−ベー
ス−ろう。１０）付加的にケイ素１５重量％までを含有しているこ
とを特徴とする請求項９記載のニッケル−ベース−ろう
。１１）ケイ素６〜１２重量％を含有していることを特徴
とする請求項９又は１０記載のニッケル−ベース−ろう
。１２）チタン、ジルコニウム、ニオブ、ヒ素、リン、ク
ロム、マンガン、銅、亜鉛、インジウム、ゲルマニウム
、スカンジウム及び炭素の群から選択される元素の少な
くとも１種を合計して０．１〜１０重量％まで及び場合
によっては不純物を含有していることを特徴とする請求
項９ないし１１のいずれか１項に記載のニッケル−ベー
ス−ろう。１３）鉄３０〜４０重量％、ケイ素８〜１１重量％及び
残りがニッケルである合金組成を有することを特徴とす
る請求項９ないし１２のいずれか１項に記載のニッケル
−ベース−ろう。１４）１０〜６０μｍの薄厚であることを特徴とする請
求項１ないし１２のいずれか１項に記載のニッケル−ベ
ース−ろう。１５）薄い箔のろう付けに使用することを特徴とする請
求項１ないし１４のいずれか１項に記載のニッケル−ベ
ース−ろう。