JPH0822472B2 - 耐酸化性に優れたＮｉ基耐熱ろう - Google Patents
耐酸化性に優れたＮｉ基耐熱ろうInfo
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- JPH0822472B2 JPH0822472B2 JP20907887A JP20907887A JPH0822472B2 JP H0822472 B2 JPH0822472 B2 JP H0822472B2 JP 20907887 A JP20907887 A JP 20907887A JP 20907887 A JP20907887 A JP 20907887A JP H0822472 B2 JPH0822472 B2 JP H0822472B2
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- brazing material
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3033—Ni as the principal constituent
- B23K35/304—Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステンレス鋼や超合金などをろう付する際
に使用するろう材で、特に耐酸化性に優れたNi基耐熱ろ
うに関するものである。
に使用するろう材で、特に耐酸化性に優れたNi基耐熱ろ
うに関するものである。
従来、Ni基耐熱ろうとしては、JIS BNi-1〜BNi-7に代
表されるニッケルろうがある。これ等ニッケルろうによ
る継手は600〜900℃の高温での耐熱性、耐酸化性に優れ
ていることから、高温で使用される熱交換器やジェット
エンジン部品のろう付には、ニッケルろうが広く使用さ
れている。
表されるニッケルろうがある。これ等ニッケルろうによ
る継手は600〜900℃の高温での耐熱性、耐酸化性に優れ
ていることから、高温で使用される熱交換器やジェット
エンジン部品のろう付には、ニッケルろうが広く使用さ
れている。
しかしながら、ろう付継手部が900℃又はそれ以上の
温度で使用されるときには、ニッケルろう継手部の耐熱
性、耐酸化性は必ずしも十分ではなくなる。
温度で使用されるときには、ニッケルろう継手部の耐熱
性、耐酸化性は必ずしも十分ではなくなる。
即ち、ニッケルろうのうち、Ni-P系合金（BNi-6）及
びNi-Cr-P系合金（BNi-7）などＰを含有するろう材で
は、ろう材の固相線温度が約880℃であるため、900℃以
上では継手部の強度が保てず使用できない。また、Ni-C
r-B-Si系合金（BNi-1,1A,2）及びNi-B-Si系合金（BNi-
3,4）などＢを含有するろう材では、ろう材の固相線温
度が約980℃であるため、まだ継手部の強度を保ことが
できるが、継手部の耐酸化性が十分でなく、特にろう材
と接する母材側の耐酸化性を劣化させるという問題点が
ある。さらに、Ni-Cr-Si系合金（BNi-5）などSiを含有
するろう材では、ろう材の固相線温度が約1080℃と高
く、継手部の強度は十分保てっており、しかも、耐酸化
性も比較的良好ではあるが、前記Ｂ含有のろう材と同様
にろう材と接する母材側の耐酸化性を劣化させるという
問題点をまだ残している。
びNi-Cr-P系合金（BNi-7）などＰを含有するろう材で
は、ろう材の固相線温度が約880℃であるため、900℃以
上では継手部の強度が保てず使用できない。また、Ni-C
r-B-Si系合金（BNi-1,1A,2）及びNi-B-Si系合金（BNi-
3,4）などＢを含有するろう材では、ろう材の固相線温
度が約980℃であるため、まだ継手部の強度を保ことが
できるが、継手部の耐酸化性が十分でなく、特にろう材
と接する母材側の耐酸化性を劣化させるという問題点が
ある。さらに、Ni-Cr-Si系合金（BNi-5）などSiを含有
するろう材では、ろう材の固相線温度が約1080℃と高
く、継手部の強度は十分保てっており、しかも、耐酸化
性も比較的良好ではあるが、前記Ｂ含有のろう材と同様
にろう材と接する母材側の耐酸化性を劣化させるという
問題点をまだ残している。
本発明は、上記の問題点を解決する目的で、Ni-Cr-Si
系ろう材のろう付性を阻害することなく、ろう付継手部
の耐酸化性を改善して、900℃〜1000℃前後の高温での
耐酸化性に優れたNi基耐熱ろう材を提供することにあ
る。
系ろう材のろう付性を阻害することなく、ろう付継手部
の耐酸化性を改善して、900℃〜1000℃前後の高温での
耐酸化性に優れたNi基耐熱ろう材を提供することにあ
る。
本発明者らは、Ni-Cr-Si系ろう材をベースに、種々の
元素添加による耐酸化性向上の研究を進めた結果、Alを
所定範囲内で含有させることにより、Ni-Cr-Si系ろう材
のろう付性を阻害することなく、ろう付継手部の耐酸化
性が向上することを見出した。
元素添加による耐酸化性向上の研究を進めた結果、Alを
所定範囲内で含有させることにより、Ni-Cr-Si系ろう材
のろう付性を阻害することなく、ろう付継手部の耐酸化
性が向上することを見出した。
即ち、本発明は（１）重量でCr17〜21％,Si8〜11％,A
l2〜６％を含有し、残部が実質的にNiからなることを特
徴とする耐酸化性に優れたNi基耐熱ろう。（２）重量で
Cr17〜21％,Si8〜11％,Al2〜６％,Fe,Coの一種又は二種
合計で0.5〜８％を含有し、残部が実質的にNiからなる
ことを特徴とする耐酸化性に優れたNi基耐熱ろうであ
る。
l2〜６％を含有し、残部が実質的にNiからなることを特
徴とする耐酸化性に優れたNi基耐熱ろう。（２）重量で
Cr17〜21％,Si8〜11％,Al2〜６％,Fe,Coの一種又は二種
合計で0.5〜８％を含有し、残部が実質的にNiからなる
ことを特徴とする耐酸化性に優れたNi基耐熱ろうであ
る。
次に、本発明の合金の成分元素の含有量限定理由につ
いて述べる。以下、％は重量％を示すものとする。
いて述べる。以下、％は重量％を示すものとする。
（１）Cr17〜21％ CrはNi中に固溶して耐熱性、耐食性、耐酸化性を維持
する上で必須な元素である。この目的には、最低17％の
Crを必要とするが、Cr含有量が21％を超えると、Siとの
金属間化合物を形成し、合金の液相線温度を上げるた
め、ろうの流れを悪くし、ろう付性を阻害する。
する上で必須な元素である。この目的には、最低17％の
Crを必要とするが、Cr含有量が21％を超えると、Siとの
金属間化合物を形成し、合金の液相線温度を上げるた
め、ろうの流れを悪くし、ろう付性を阻害する。
以上の理由から、Cr含有量を17〜21％と限定した。
（２）Si8〜11％ SiはCrを固溶したNi固溶体と共晶を形成し、合金の融
点を下げ、ろう付性を向上させるための必須な元素であ
る。Ni固溶体−Siとの共晶はNi-Cr-Si3元素ではSi約11.
5％であるが、Si含有量の範囲を上記の共晶に相当する
量より低い側にしている理由は、後述するAlの添加によ
り、Ni-Cr-Si-Al4元素では共晶に相当するSi量がやや低
い側にシフトして約9.5％になるためである。Siの含有
量がこの前後であれば共晶組成に近いため、ろう付性が
良好である。
点を下げ、ろう付性を向上させるための必須な元素であ
る。Ni固溶体−Siとの共晶はNi-Cr-Si3元素ではSi約11.
5％であるが、Si含有量の範囲を上記の共晶に相当する
量より低い側にしている理由は、後述するAlの添加によ
り、Ni-Cr-Si-Al4元素では共晶に相当するSi量がやや低
い側にシフトして約9.5％になるためである。Siの含有
量がこの前後であれば共晶組成に近いため、ろう付性が
良好である。
Siの下限を８％と定めたのは、これ以下では亜共晶組成
のNi固溶体の晶出温度が高まり、ろうの流れを悪くし、
ろう付性を阻害する。一方、Siの上限を11％と定めたの
は、これ以上では過共晶組成の(Ni1-XCrX)3Siの金属間
化合物の晶出温度が高まり、ろうの流れを悪くし、ろう
付性を阻害する。
のNi固溶体の晶出温度が高まり、ろうの流れを悪くし、
ろう付性を阻害する。一方、Siの上限を11％と定めたの
は、これ以上では過共晶組成の(Ni1-XCrX)3Siの金属間
化合物の晶出温度が高まり、ろうの流れを悪くし、ろう
付性を阻害する。
以上の理由から、Siの含有量は８〜11％と限定した。
（３）Al2〜６％ AlはNi-Cr-Si系合金の耐酸化性を向上させるための必
須な元素である。Alを添加することにより、なぜ耐酸化
性が向上するかという理由の詳細は明らかではないが、
概ね、下記の如き理由によるものと考えられる。
須な元素である。Alを添加することにより、なぜ耐酸化
性が向上するかという理由の詳細は明らかではないが、
概ね、下記の如き理由によるものと考えられる。
即ち、Ni-Cr-Si系合金におけるAlの添加は、通常の耐
熱鋼や超合金におけるAl添加効果と同様、合金表面にき
わめて安定な酸化物保護皮膜を生成し、合金の耐スケー
ル性を向上させるためと考えられる。また次に、ろう付
継手部の母材側の耐酸化性の向上する理由については次
のように推定される。耐酸化性に優れた母材、たとえ
ば、Al含有ステンレス鋼やNi基超合金などを従来のNi-C
r-Si系合金をろう材としてろう付すると、ろう付継手部
のろう材と接する母材側で耐酸化性が劣化し、高温、長
時間の大気中加熱で、上記個所からの脱スケールがみら
れる。これはろう材−母材との相互拡散で、母材側にAl
不足部が生じ、満足な酸化保護皮膜が形成されないため
と考えられる。そこで、予めろう材中にAlを含有させて
おけば、上記のろう材−母材相互拡散部にもAl不足部が
生じず、安定な酸化物保護皮膜が生成されるため、耐酸
化性の劣化がないものと考えられる。
熱鋼や超合金におけるAl添加効果と同様、合金表面にき
わめて安定な酸化物保護皮膜を生成し、合金の耐スケー
ル性を向上させるためと考えられる。また次に、ろう付
継手部の母材側の耐酸化性の向上する理由については次
のように推定される。耐酸化性に優れた母材、たとえ
ば、Al含有ステンレス鋼やNi基超合金などを従来のNi-C
r-Si系合金をろう材としてろう付すると、ろう付継手部
のろう材と接する母材側で耐酸化性が劣化し、高温、長
時間の大気中加熱で、上記個所からの脱スケールがみら
れる。これはろう材−母材との相互拡散で、母材側にAl
不足部が生じ、満足な酸化保護皮膜が形成されないため
と考えられる。そこで、予めろう材中にAlを含有させて
おけば、上記のろう材−母材相互拡散部にもAl不足部が
生じず、安定な酸化物保護皮膜が生成されるため、耐酸
化性の劣化がないものと考えられる。
上記の目的には、最低２％のAl添加を必要とするが、Al
量が６％を超えると(Ni1-yCry)3Alの金属間化合物を形
成し、合金の液相線温度を上げるため、ろうの流れを悪
くし、ろう付性を阻害する。
量が６％を超えると(Ni1-yCry)3Alの金属間化合物を形
成し、合金の液相線温度を上げるため、ろうの流れを悪
くし、ろう付性を阻害する。
以上の理由から、Al含有量を２〜６％と限定した。
（４）Fe,Coの一種又は二種合計が0.5〜８％ Fe,CoはNi中に固溶して合金の強度をより向上させる
とともに、母材との濡れ性をより向上させるもので、そ
の含有量が0.5％未満では、その効果が現れず、８％を
超えると液相線温度が高まり、ろうの流れが悪化し、ろ
う付性を阻害する。
とともに、母材との濡れ性をより向上させるもので、そ
の含有量が0.5％未満では、その効果が現れず、８％を
超えると液相線温度が高まり、ろうの流れが悪化し、ろ
う付性を阻害する。
以上の理由から、Fe,Coの一種又は二種合計を0.5〜８
％と限定した。
％と限定した。
次に、本発明に基ずく実施例として、特許請求の範囲
内の組成で製造した本発明の合金と比較例の合金とを比
較実験した結果を説明する。
内の組成で製造した本発明の合金と比較例の合金とを比
較実験した結果を説明する。
表−１は、本発明の合金（８種類）と比較例の合金
（２種類）の組成、固相線温度、液相線温度、酸化増
量、継手部の脱スケール有無を示したものである。
（２種類）の組成、固相線温度、液相線温度、酸化増
量、継手部の脱スケール有無を示したものである。
実験及びその結果は次の通りである。
合金No.A−１〜Ａ−８については、所定の割合に母合
金及び単独金属を配合し、電気炉でAr雰囲気中1450℃で
溶解し、合金化して、メルティングストックを作成し
た。
金及び単独金属を配合し、電気炉でAr雰囲気中1450℃で
溶解し、合金化して、メルティングストックを作成し
た。
比較例の合金No.B−１及びＢ−２については市販のニッ
ケルろう粉末BNi-2及びBNi-5を用いた。
ケルろう粉末BNi-2及びBNi-5を用いた。
固相線温度及び液相線温度の測定は、合金No.A−１〜
Ａ−８はメルティングストックを、合金No.B−１及びＢ
−２は粉末をそれぞれ100grをアルミナルツボにとり、
電気炉中でAr雰囲気中1450℃まで加熱し、溶湯中に熱電
対を挿入した後、電気炉の電源を切り、溶湯の連続凝固
曲線を記録し、この曲線から求めた。その結果は、表−
１に示す如く、本発明の合金の固相線温度及び液相線温
度は、従来合金のNi-Cr-Si系合金のそれ等とほぼ一致
し、共晶組成に近いことがわかる。
Ａ−８はメルティングストックを、合金No.B−１及びＢ
−２は粉末をそれぞれ100grをアルミナルツボにとり、
電気炉中でAr雰囲気中1450℃まで加熱し、溶湯中に熱電
対を挿入した後、電気炉の電源を切り、溶湯の連続凝固
曲線を記録し、この曲線から求めた。その結果は、表−
１に示す如く、本発明の合金の固相線温度及び液相線温
度は、従来合金のNi-Cr-Si系合金のそれ等とほぼ一致
し、共晶組成に近いことがわかる。
酸化増量の試験片は、前記の連続凝固曲線を記録した
後、電気炉を再び1450℃まで昇温、溶解し、12φ×100L
のシェル鋳型に鋳造、約11φ×3mmの円盤状に切出し、
表面を耐水研磨紙＃1500まで研磨して作成した。酸化増
量の測定は、この試験片をアルミナ製皿ボートに入れ、
両端が大気に開放された環状横型電気炉中で1000℃,10h
r保持して、試験後の重量増加量を求めた。その結果
は、表−１に示す如く、本発明の合金の耐酸化性は、従
来合金のNi-Cr-B-Si系合金やNi-Cr-Si系合金に比べ著し
く優れていることがわかる。
後、電気炉を再び1450℃まで昇温、溶解し、12φ×100L
のシェル鋳型に鋳造、約11φ×3mmの円盤状に切出し、
表面を耐水研磨紙＃1500まで研磨して作成した。酸化増
量の測定は、この試験片をアルミナ製皿ボートに入れ、
両端が大気に開放された環状横型電気炉中で1000℃,10h
r保持して、試験後の重量増加量を求めた。その結果
は、表−１に示す如く、本発明の合金の耐酸化性は、従
来合金のNi-Cr-B-Si系合金やNi-Cr-Si系合金に比べ著し
く優れていることがわかる。
継手部の脱スケールの有無の調査では、先ず、合金N
o.A−１〜Ａ−８ではメルティングストック約1kgをアル
ミナルツボでAr雰囲気中、高周波誘導加熱で1450℃ま
で、昇温、溶解し、Ar雰囲気中で回転円盤による遠心噴
霧法により粉末化を行い、これより105μｍ以下の粉末
を採取してろう付用粉末とした。また、合金No.B−1,B
−２は市販の粉末をそのままろう付用粉末とした。次
に、ろう付は母材に20％Cr,5％Al,残部Feのフェライト
系ステンレス鋼50×50×1mm板を２枚、重ねしろ5mmとし
て重ね合せ、合せ部に各々のろう付用粉末0.5grを置い
て、真空ろう付した。ここでろう付温度は、合金No.A−
１〜Ａ−８及びＢ−２では1200℃、合金No.B−１では10
70℃とし、真空度は10-5Torrで行った。このような方法
でろう付された継手部は各合金とも、ろうの流れは良
く、ろう付性は良好であった。上記の継手試験片の耐酸
化性を調べるため、両端を開放した模型環状電気炉に試
験片を入れ、1000℃、300hr加熱後、スケールの脱落の
有無を調べた。
o.A−１〜Ａ−８ではメルティングストック約1kgをアル
ミナルツボでAr雰囲気中、高周波誘導加熱で1450℃ま
で、昇温、溶解し、Ar雰囲気中で回転円盤による遠心噴
霧法により粉末化を行い、これより105μｍ以下の粉末
を採取してろう付用粉末とした。また、合金No.B−1,B
−２は市販の粉末をそのままろう付用粉末とした。次
に、ろう付は母材に20％Cr,5％Al,残部Feのフェライト
系ステンレス鋼50×50×1mm板を２枚、重ねしろ5mmとし
て重ね合せ、合せ部に各々のろう付用粉末0.5grを置い
て、真空ろう付した。ここでろう付温度は、合金No.A−
１〜Ａ−８及びＢ−２では1200℃、合金No.B−１では10
70℃とし、真空度は10-5Torrで行った。このような方法
でろう付された継手部は各合金とも、ろうの流れは良
く、ろう付性は良好であった。上記の継手試験片の耐酸
化性を調べるため、両端を開放した模型環状電気炉に試
験片を入れ、1000℃、300hr加熱後、スケールの脱落の
有無を調べた。
その結果は、表−１に示す如く、ろう付継手部について
も、従来合金のNi-Cr-B-Si系合金やNi-Cr-Si系合金では
スケールの脱落がみられたのに対し、本発明の合金では
全くみられないことからその耐酸化性が向上しているこ
とがわかる。
も、従来合金のNi-Cr-B-Si系合金やNi-Cr-Si系合金では
スケールの脱落がみられたのに対し、本発明の合金では
全くみられないことからその耐酸化性が向上しているこ
とがわかる。
〔発明の効果〕 以上、詳述した如く、本発明の合金は、従来のNi-Cr-
Si系合金のニッケルろうに比べ、そのろう付性を阻害す
ることなく、耐熱性を向上させたNi基耐熱ろうであり、
900〜1000℃前後の高温で使用されるろう付継手部の耐
酸化性については画期的なろう材といえる。
Si系合金のニッケルろうに比べ、そのろう付性を阻害す
ることなく、耐熱性を向上させたNi基耐熱ろうであり、
900〜1000℃前後の高温で使用されるろう付継手部の耐
酸化性については画期的なろう材といえる。
Claims (2)
- 【請求項１】重量でCr17〜21％,Si8〜11％,Al2〜６％を
含有し、残部が実質的にNiからなることを特徴とする耐
酸化性に優れたNi基耐熱ろう。 - 【請求項２】重量でCr17〜21％,Si8〜11％,Al2〜６％,F
e,Coの一種又は二種合計で0.5〜８％を含有し、残部が
実質的にNiからなることを特徴とする耐酸化性に優れた
Ni基耐熱ろう。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20907887A JPH0822472B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 耐酸化性に優れたＮｉ基耐熱ろう |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20907887A JPH0822472B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 耐酸化性に優れたＮｉ基耐熱ろう |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453796A JPS6453796A (en) | 1989-03-01 |
| JPH0822472B2 true JPH0822472B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=16566895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20907887A Expired - Fee Related JPH0822472B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 耐酸化性に優れたＮｉ基耐熱ろう |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822472B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170252875A1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | General Electric Company | Braze composition, brazing process, and brazed article |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01289594A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-21 | Nippon Kinzoku Co Ltd | 真空ろう付け用耐熱ろう材 |
| JP2629967B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1997-07-16 | 三菱電機株式会社 | 燃焼器用空気予熱器のろう付け方法 |
| DE69837056T2 (de) * | 1997-10-09 | 2007-05-31 | Calsonic Kansei Corp. | Verwendung eines Nickelbasis-Hartlötmaterials zum Hartlöten von Bauteilen aus rostfreiem Stahl zum Herstellen eines Abgasrezirkulationskühlers |
-
1987
- 1987-08-21 JP JP20907887A patent/JPH0822472B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170252875A1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | General Electric Company | Braze composition, brazing process, and brazed article |
| CN107150185A (zh) * | 2016-03-02 | 2017-09-12 | 通用电气公司 | 钎焊组合物、钎焊方法和钎焊制品 |
| US10052724B2 (en) * | 2016-03-02 | 2018-08-21 | General Electric Company | Braze composition, brazing process, and brazed article |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453796A (en) | 1989-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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