JPH07284989A - 高温ろう付け用硬ろう - Google Patents

高温ろう付け用硬ろう

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JPH07284989A
JPH07284989A JP7110253A JP11025395A JPH07284989A JP H07284989 A JPH07284989 A JP H07284989A JP 7110253 A JP7110253 A JP 7110253A JP 11025395 A JP11025395 A JP 11025395A JP H07284989 A JPH07284989 A JP H07284989A
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chromium
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high temperature
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JP7110253A
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アイター ヨハン
Thomas Huber
フーバー トーマス
Wolfgang Koeck
ケツク ウオルフガング
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Plansee SE
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐高温材料、特にクロム及びクロムをベース
とする合金を結合するための高温ろう付け用硬ろうを提
供する。 【構成】 硬ろうは、40乃至70重量%のクロムと、
2重量%までのバナジウム、ニオブ、タンタル、チタ
ン、ジルコニウム及びハフニウム族の1つ或いは複数の
金属と、2重量%までの希土類及びイットリウム族の1
つ或いは複数の金属及び/又はその酸化物と、残りがニ
ッケルとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐高温材料、特にク
ロム及びクロムをベースとする合金を結合するための高
温ろう付け用硬ろうに関する。
【0002】
【従来の技術】上述の材料を硬ろう付けするための公知
のろう材はジルコニウム、チタン、バナジウムのような
硬ろう或いはニッケルをベースとし約20重量%までの
クロム成分と約4重量%のホウ素及び/又はケイ素成分
を含んだ硬ろうであり、特にクロム或いはクロムをベー
スとする合金の結合に適用される。最後に挙げたろう材
はホウ素及び/又はケイ素の他になお少量のモリブデン
及び/又は鉄を含むことができる。
【0003】ニッケルをベースとする上記のろう材は特
殊な溶融冶金法(Melt Spinning) で粉末から無晶質の箔
の形で作られ、「急速に凝固された充填金属(rapidly s
olidified filler metals)」として記述されている。こ
のろう材中のホウ素及び/又はケイ素の成分は一方では
溶融点を下げるために、また他方ではろう材の濡れ性を
改善するために役立っている。
【0004】しかしながら上記のろう材においては、ホ
ウ素及び/又はケイ素成分によりろう付けの際望ましく
ない硬さの或いは部分的に強度の小さい金属間相が形成
されるという欠点がある。さらに、これらの公知のろう
材はそのクロム含有量が少ないので、その溶融点は最大
でも約1200℃にしか達せず、この溶融点では多くの
適用例に対してはしばしば不充分である。
【0005】「ケミカルアブストラクト103−113
94c」には44重量%までのクロム成分を持つニッケ
ル・クロム合金が義歯技術において陶材の溶着に使用さ
れることが記載されている。「ケミカルアブストラクト
108−60867w」には50重量%までのクロム成
分を持つニッケル・クロム合金が腐食性の負荷に曝され
る対象物に対して使用されることが記載されている。こ
れらの刊行物からはこのような合金の高温ろう付け用の
ろう材としての使用は示唆されない。
【0006】さらに「ケミカルアブストラクト119−
165908」、「114−231119j」、「11
2−122117v」並びに「120−251017
b」にはニッケル・クロムをベースとし、最大クロム成
分が30重量%であるろう合金が記載されている。しか
しながらこのろう合金はクロムもしくはクロムをベース
とする合金からなる対象物に対して適用するのには不十
分である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがってこの発明の
課題は、高温ろう付け用の硬ろうであって、ろう付けに
際して脆弱な金属間相を形成することなく、かつろう付
けされる材料の使用温度を少なくとも1300℃まで可
能とするものを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、この
課題は、硬ろうの成分が40乃至70重量%のクロム
と、2重量%までの、バナジウム、ニオブ、タンタル、
チタン、ジルコニウム及びハフニウム族の1つ或いは複
数の金属と、2重量%までの、希土類及びイットリウム
族の1つ或いは複数の金属及び/又はその酸化物と、残
りがニッケルとからなることによって解決される。
【0009】
【作用】この発明によるろう材は全く意外なことに結合
されるべき材料に濡れ、ホウ素及び/又はケイ素の成分
なしでも申し分なく、またそのフラックスも充分制御可
能である。これによりろう材のろう間隙よりの流出が、
従ってまたろう付けされた部分の後処理が回避される。
このろう材は特にクロムもしくはクロムを含む材料を結
合するのに適している。しかしまた他の耐高温材料、特
にタングステン或いはモリブデン、グラファイト等の高
温溶融金属、或いはまたSiC、TiC、TiB2 等の
セラミック材料もこの発明によるろう材を使用してのろ
う付けに充分適する。
【0010】これらの性質の他にこの発明によるろう材
は、延性が高く、熱伝導性がよく、導電性がよく、さら
に耐食性にも優れている。
【0011】2重量%までの、バナジウム、ニオブ、タ
ンタル、チタン、ジルコニウム及びハフニウム族の1つ
或いは複数の金属の成分によりろう材の延性はさらに改
善され、その際他の性質に大きな不利な影響を与えるこ
とはない。
【0012】また、2重量%までの希土類及びイットリ
ウム族の1つ或いは複数の金属及び/又はその酸化物の
成分により、ろう材はその高温ガスに対する耐食性に関
しても改善される。
【0013】50重量%のクロムと残りがニッケルから
なるろう材は特に有効であることが実証されている。
【0014】さらに、このろう材は50乃至200μm
の厚さを持つ薄い箔の形で使用されるのがよい。
【0015】この箔の製造は粉末冶金法で行うのが好ま
しい。特に良好な方法としてまず粉末状の出発物質の混
合、成形、焼結により素材が作られる。その後で素材は
気密に封じ込まれ、この気密に封じ込まれた素材が約2
mmの厚さの板材に熱間圧延される。封じ込まれた材料
を除去した後この板材は所望の膜厚の箔に冷間圧延され
る。この発明によるろう材は箔形状の他にまた針金状の
形にも作られる。この発明によるろう材は特に固体電解
質型高温燃料電池(SOFC燃料電池)の構成部品のろ
う付けに適用して優れていることが実証されている。こ
のような燃料電池においてはZrO2 をベースとしたセ
ラミックスの固体電解質が使用されている。そしてこの
固体電解質は両側で金属性の電極と接続され、その際一
方の電極に酸素が、他方の電極に燃料が供給される。燃
料としてはSOFC燃料電池セルの場合水素の他に炭化
水素が適している。
【0016】SOFC燃料電池モジュールを製作する場
合には、直列接続され平らに積み重ねられた複数個の燃
料電池セルがいわゆるバイポーラ板を介して結束され、
その際バイポーラ板は1つのセルの陰極を隣接のセルの
陽極に電気的に接続する。
【0017】高温燃料電池セルのバイポーラ板に対し
て、そしてまた他の構成部品に対して良好な材料として
はクロムをベースとする合金が使用される。このような
燃料電池セルの個々の部品は互いにろう付けによって結
合されるのがよく、その際ろう材に対しては多数の異な
る要求が課せられる。例えばこのろう材は熱伝導性がよ
く、かつ電気的伝導性もよく、そして熱膨張係数がセラ
ミックの電解質及び金属性の部分のそれとできるだけ近
いことが必要である。とりわけ空気、水素並びに炭化水
素の高温ガスに対して充分な耐食性を有するものでなけ
ればならない。
【0018】この発明によるろう材はこれらの全ての特
性に特に適うものであり、従ってこの特殊な使用例に対
しても適する。
【0019】
【実施例】以下に、この発明を実施例に基づいて説明す
る。
【0020】例1 高温燃料電池セルのバイポーラ板の製造のために、20
0×200mmの寸法でかつ2mmの厚さの、5重量%
の鉄と1重量%のイットリウム酸化物を含んだクロム合
金からなる数枚の板をこの発明による硬ろうを使用して
互いにろう付けした。このために板材は超音波槽で洗浄
された。その後3枚の板材を積み重ね、その各々の間に
50重量%のニッケルと50重量%のクロムとからな
り、箔の厚さが0.075mmの箔状のろう材を配置し
てろう付け構造体を構成した。このろう付け構造体に約
20乃至40g/cm2 の重さの重しを付け、ろう付け
炉内に入れた。ろう付けは水素の雰囲気中で行われた。
ろう付け炉は室温から2時間30分で1350℃に加熱
され、5分間この温度に保たれた。その後3時間をかけ
て室温に冷却された。ろう結合部を非破壊検査で検査し
たところ個々の板材間の結合状態は全く問題のない状態
であった。ろう付け間隙からろう材が流出していなかっ
たので、バイポーラ板の後処理は省略できた。このよう
にして製作されたバイポーラ板はSOFC燃料電池セル
内に組み込まれてテストされた。燃料電池セルを約10
00時間運転した後でもバイポーラ板にはなんらの亀裂
も或いは腐食性の不利な作用も確認されなかった。
【0021】例2 50重量%のクロム、残りがニッケルの組成を持つ箔状
ろう材の製造のために、平均粒度が30μmの5kgの
クロム粉末と平均粒度が3μmの5kgのニッケル粉末
とが混合された。その後この混合粉末は3t/cm2
加圧力で25×170×400mmの寸法の圧縮体に加
圧された。この圧縮体は1200℃の温度で6時間焼結
され、続いて2mmの壁厚のスチール製マントル内に真
空引きして気密に封じ込められた。この封じ込まれた焼
結素材は1200℃の温度で2mmの厚さに熱間圧延さ
れた。スチールのマントルを化学的に除去した後板材は
研磨され、冷感圧延によって50μmの箔厚にされた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 8/12 9444−4K (72)発明者 ウオルフガング ケツク オーストリア国 6600 ロイツテ エーレ ンベルクシユトラーセ 43

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 40乃至70重量%のクロムと、2重量
    %までのバナジウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジル
    コニウム及びハフニウム族の1つ或いは複数の金属と、
    2重量%までの希土類及びイットリウム族の1つ或いは
    複数の金属及び/又はその酸化物と、残りがニッケルと
    からなることを特徴とする高温ろう付け用硬ろう。
  2. 【請求項2】 50重量%のクロムと、残りがニッケル
    とからなることを特徴とする請求項1記載の硬ろう。
  3. 【請求項3】 延性のある箔として形成されることを特
    徴とする請求項1記載の硬ろう。
  4. 【請求項4】 次の工程、即ち ・粉末状の出発物質を混合、成形及び焼結することによ
    り素材を作り、 ・この素材を気密に封じ込め、 ・封じ込まれた素材を約1乃至3mmの板圧に熱間圧延
    し、 ・封じ込まれた材料を除去し、 ・この素材からなる板を所望の箔の厚さに冷間圧延する を含むことを特徴とする請求項3記載の高温ろう付け用
    硬ろうの製造方法。
  5. 【請求項5】 固体電解質型高温燃料電池における構成
    部品のろう付けに使用されることを特徴とする請求項1
    乃至3の1つに記載の硬ろう。
JP7110253A 1994-04-13 1995-04-12 高温ろう付け用硬ろう Pending JPH07284989A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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AT754/94 1994-04-13
AT0075494A AT400692B (de) 1994-04-13 1994-04-13 Hartlot

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JP7110253A Pending JPH07284989A (ja) 1994-04-13 1995-04-12 高温ろう付け用硬ろう

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US (1) US5830292A (ja)
EP (1) EP0677355B1 (ja)
JP (1) JPH07284989A (ja)
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DK (1) DK0677355T3 (ja)

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