JPH1058185A - ニッケル合金ろう材およびこれを用いたグリッドの製造方法ならびにグリッド - Google Patents

ニッケル合金ろう材およびこれを用いたグリッドの製造方法ならびにグリッド

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JPH1058185A
JPH1058185A JP8217567A JP21756796A JPH1058185A JP H1058185 A JPH1058185 A JP H1058185A JP 8217567 A JP8217567 A JP 8217567A JP 21756796 A JP21756796 A JP 21756796A JP H1058185 A JPH1058185 A JP H1058185A
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JP
Japan
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nickel alloy
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strap
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JP8217567A
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Atsushi Koga
淳 古賀
Kimio Nakayama
喜実男 中山
Teruo Ozawa
輝男 小澤
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Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
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Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 核燃料集合体に用いられるグリッドを製造す
る際に、前処理としてストラップにニッケルメッキを行
わなくても、ストラップの良好なろう付けを実現できる
ようにする。 【解決手段】 スリット4が形成された、ニッケル合金
からなるストラップ1をスリット4部分で格子状に組み
立て、これらストラップ1の交差部2を、Crを10.
0%以上12.0%以下、Pを7.0%以上9.0%未
満、不純物を合計で0.595%以下含有し、残部がN
iからなるニッケル合金ろう材3a,3bを用いてろう
付けする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は核燃料集合体に用い
られるグリッドを製造するのに好適なろう材、およびこ
れを用いたグリッドの製造方法ならびにグリッドに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、核燃料集合体のグリッドを製造
する方法としては、まず図1(a)に示すように、スリ
ット4が形成されたストラップ1をスリット4部分で格
子状に組み立てる。次に、図1(b)に示すように、こ
れらストラップ1の交差部2の上部、および中央部にろ
う材3a,3bをそれぞれ付着させる。そしてこの状態
で真空炉内で加熱を行って、図1(c)に示すように、
ろう材3a,3bを溶融、流下させることにより、交差
部2全体を均一にろう付けする方法が用いられている。
【0003】また、ストラップ1はニッケル合金で形成
されることが多く、ろう付け性を向上させるために、ろ
う付けに先立ってストラップ1の表面にニッケルメッキ
を施すことが行われている。図2は、ニッケル合金製ス
トラップ1の表面にニッケルメッキを施さずに上記の方
法でろう付けを行った場合のろう付け状態の例を示す図
である。このように前処理としてニッケルメッキを施さ
ないと、ぬれ性が悪いために、ストラップ1の交差部2
に付着させたろう材3a,3bが、加熱時に均一に流下
せず、ストラップ1の交差部2にろう付けされていない
部分が生じている。そしてこのような不均一なろう付け
状態では、ろう付け部分の強度が不足するという問題が
生じる。
【0004】したがって、ろう付け性を向上させるため
に、前処理としてストラップ1にニッケルメッキを施す
ことは通例として行われていたが、メッキ処理にはコス
トの上昇、環境汚染問題等が伴うので、メッキ処理を行
わずに良好なろう付けを行うことができる技術の開発が
望まれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、前処理としてニッケルメッキを行わなくて
も、ストラップの良好なろう付けを実現できるようにす
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明のニッケル合金ろう材は、Crを10.0%以
上12.0%以下、Pを7.0%以上9.0%未満、不
純物を合計で0.595%以下含有し、残部がNiから
なることを特徴とするものである。このような組成を有
するニッケル合金ろう材によれば、ニッケル合金からな
る母材に対して、良好なぬれ性、およびろう付け部分の
適切な接合強度が得られる。さらに好ましい組成は、C
rを10.0%以上12.0%以下、Pを7.0%以上
9.0%未満、Siを0.10%以下、Feを0.08
%以下、その他の不純物を合計で0.415%以下含有
し、残部がNiからなるものである。
【0007】本発明のグリッドの製造方法は、核燃料集
合体に用いられるグリッドを製造する方法であって、ス
リットが形成された、ニッケル合金からなるストラップ
をスリット部分で格子状に組み立て、これらストラップ
の交差部を請求項1または2記載のニッケル合金ろう材
を用いてろう付けすることを特徴とするものである。こ
の方法によれば、ストラップに前処理としてニッケルメ
ッキを施さなくても、良好なぬれ性が得られ、適切な接
合強度でろう付けを行うことができる。また本発明のグ
リッドは、核燃料集合体に用いられるグリッドであっ
て、ニッケル合金からなるストラップの交差部が請求項
1または2記載のニッケル合金ろう材でろう付けされて
いることを特徴とするものである。したがって、ストラ
ップに前処理としてニッケルメッキを施さなくても、交
差部における均一な、かつ適切な接合強度を有すろう付
けが実現できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のニッケル合金ろう材は、Niを主成分とし、C
r、P、および不純物を含有しているものである。この
ような組成のニッケル合金ろう材において、Cr、P、
および不純物の含有量を低減させてNiの含有量を増加
させることによって、ぬれ性を向上させることができ
る。本発明のニッケル合金ろう材において、Crの含有
量が多すぎると、それに伴ってNiの含有量が少なくな
り、良好なぬれ性が得られない。一方、Crが少なすぎ
ると、ろう付け部分の強度が不足するおそれがある。P
の含有量は、多すぎると、ある限られた元素と非常に脆
い化合物を生成させ、強度的に問題が生じるおそれもあ
る。一方、Pが少なすぎると、ろうのぬれ性および流れ
が低減することになる。したがって、Crの含有量を1
0.0%以上12.0%以下とし、Pの含有量を7.0
%以上9.0%未満とするのが好ましい。
【0009】また不純物としてSiおよびFeが含まれ
ていてもよい。本発明のニッケル合金ろう材において、
SiおよびFeの含有量をできるだけ低減させ、その分
Niの含有量を増加させることが、ぬれ性を向上させる
上で好ましい。ただし不純物の含有量を低減させること
は技術的な困難を伴い、コスト的にも不利となる場合が
多い。したがって、良好なぬれ性を得るために、Siの
許容含有量は0.10%以下、またFeの許容含有量は
0.08%以下に好ましく設定される。
【0010】さらにSiおよびFe以外の不純物はでき
るだけ少ない方が、その分Niの含有量を増加できるの
で好ましいが、不純物の含有量を低減させることは技術
的な困難を伴い、コスト的にも不利となる場合が多い。
したがって、本発明においてその他の不純物の許容含有
量は合計で0.415%以下に好ましく設定される。個
々の不純物元素およびその許容含有量については、例え
ばAWS(American Welding Standard)に、ニッケル
母材に適用可能なニッケル合金ろう材として規定されて
いるBNi−6,BNi−7における不純物の許容含有
量を目安とすることができる。またここに規定されてい
る不純物元素の他にOおよびNを含んでいてもよい。
【0011】ニッケル合金ろう材の組成を上記の範囲と
することにより、ろう材のぬれ性を向上させることがで
きるとともに、ろう付け部分の良好な強度も得られる。
このようなニッケル合金ろう材は、ニッケル合金からな
る母材をろう付けするのに好適であり、前処理としてニ
ッケルメッキを施さなくても良好なぬれ性が得られ、均
一なろう付けを行うことができる。
【0012】次に本発明のグリッドおよびグリッドの製
造方法の実施例を図1を用いて説明する。本発明のグリ
ッドおよびグリッドの製造方法が、従来と大きく異なる
点は、グリッドの交差部2のろう付けに上記組成のニッ
ケル合金ろう材が用いられる点である。図1(c)は、
ろう付け後のグリッドを示すものであるが、本実施例の
グリッドは、ストラップ1が格子状に組み立てられ、そ
の交差部2が上記組成のニッケル合金ろう材でろう付け
されている。尚、図1には十字型の交差部2が示されて
いるが、グリッドの部位によってはT字型、またはL字
型の交差部もあり、いずれも同様に上記組成のニッケル
合金ろう材でろう付けすることができる。
【0013】各ストラップ1は、ニッケル合金、例えば
インコネルからなる帯状の板材からなり、幅方向(図で
は上下方向)に中央部まで延びるスリット4が形成され
ている。またストラップ1の中央部にはスリット4に連
続して孔5が形成されている。ストラップ1の幅(図で
は上下方向の長さ)は通常42〜43mm程度であり、
交差部2の一端(図では上端または下端)から孔5まで
の長さは18mm程度である。
【0014】このようなグリッドは、次のようにして製
造される。まず図1(a)に示すように、1つのストラ
ップ1のスリットに他のストラップ1の板部を嵌合さ
せ、複数のストラップ1を格子状に組み立てて仮組グリ
ッドを形成する。次に図1(b)に示すように、交差部
2の上部および中央部の孔5の内方に、上記組成のニッ
ケル合金ろう材(以下、単にろう材ということもある)
3a,3bをそれぞれ付着させる。続いて、この仮組グ
リッドを真空炉内に入れて加熱する。この加熱により、
ろう材3a,3bは溶融し、交差部2全体に流下するの
で、これによって交差部2がろう付けされ、グリッドが
完成する。このときの加熱温度範囲は、例えばAWSに
ニッケル母材に適用可能なニッケル合金ろう材として規
定されているBNi−6,BNi−7のろう付け温度範
囲(927〜1093℃)を目安に設定することができ
る。
【0015】ここで、グリッドは、図1に示すようなス
トラップ1によって形成された平面視正方形の空間(セ
ル)を200〜300個有しており、各セルの大きさ
は、縦、横ともに12〜14mmで、高さ(ストラップ
の幅)が42〜43mm程度である。このようにストラ
ップ1の交差部2の周囲の空間は非常に狭く、かつ交差
部2の数も多い(約セル数×4)ので、この交差部2に
へら等の治具を用いてろう材を塗布するのは困難であ
る。したがってグリッドのろう付けは、本実施例のよう
にストラップ1の交差部2にろう材3a,3bを流下さ
せる方法が有効であり、ろう材3a,3bには特にぬれ
性が要求される。そして本実施例の製造方法によれば、
ストラップ1の交差部2をろう付けするのに上記組成の
ニッケル合金ろう材3a,3bを用いたので、ニッケル
合金からなるストラップ1に前処理としてニッケルメッ
キを施さなくても、ろう材3a,3bが交差部2全体に
均一かつ円滑に流下して、確実にかつ適切な強度でろう
付けを行うことができる。
【0016】
【実施例】
(参考例)参考例として、ニッケルメッキを施したニッ
ケル合金製板材における、従来のニッケル合金ろう材の
ぬれ性を調べた。すなわち、AWS BNi−7に規定
されている組成を有するニッケル合金ろう材を、ニッケ
ルメッキ済みのインコネル製板材を十字型に組み合わせ
た交差部の上部に付着させ、真空炉で加熱したところ、
ろう材は交差部に沿って18〜19mm流下した。
【0017】(実施例1)本発明の範囲のろう材の例と
して、Crを10.5%、Pを8%、Siを0.10
%、Feを0.06%、その他不純物を合計で0.12
4%含有し、残りの81.216%がNiからなるニッ
ケル合金ろう材を用意した。このニッケル合金ろう材
を、ニッケルメッキを施さないインコネル製板材を十字
型に組み合わせた交差部の上部に付着させ、真空炉で加
熱したところ、ろう材は交差部に沿って18〜19mm
流下した。ろう材の付着量と、加熱温度(ろう付け温
度)は上記参考例と同条件とした。また、このようにし
てろう付けされた部分について、金相および引っ張り強
度を調べたところ、良好な接合状態が得られており、引
っ張り強度もグリッドにおける交差部の接合強度として
要求される650kg/mm2以上であった。
【0018】(比較例1)上記実施例1において、Cr
の含有量を13.0%、Pの含有量を10.0%とし、
Niの含有量を76.73%とした他は同様の組成のニ
ッケル合金ろう材を用意した。このニッケル合金ろう材
を、上記実施例1と同様にして、ニッケルメッキを施さ
ないインコネル製板材の交差部の上部に付着させ、加熱
したところ、ろう材の流下量は3〜5mmであった。
【0019】(比較例2)上記実施例1において、Cr
の含有量を9.0%、Pの含有量を7.0%とし、Ni
の含有量を83.73%とした他は同様の組成のニッケ
ル合金ろう材を用意した。このニッケル合金ろう材を、
上記実施例1と同様にして、ニッケルメッキを施さない
インコネル製板材の交差部の上部に付着させ、加熱して
ろう付けを行った。ろう付けされた部分の引っ張り強度
を調べたところ650kg/mm2未満であった。
【0020】上記参考例および実施例1の結果より、本
発明の組成範囲のニッケル合金ろう材によれば、ニッケ
ル合金からなる母材にニッケルメッキを施さなくても、
ニッケルメッキ処理済みの母材に従来のろう材を適用し
た場合と同様のぬれ性が得られることが認められた。ま
たろう付け部分の接合状態にも問題はなく、かつグリッ
ドとして適切な接合強度が得られることが認められた。
これに対して、CrおよびPの含有量が本発明の組成範
囲より多い比較例1では、ニッケルメッキを施さないニ
ッケル合金母材に対して良好なぬれ性が得られず、Cr
およびPの含有量が本発明の組成範囲より少ない比較例
2では、グリッドにおいて必要とされる接合強度が得ら
れなかった。
【0021】尚、上記実施例では、本発明のニッケル合
金ろう材をグリッドの製造に適用する例を挙げたが、こ
の例に限らず、本発明のニッケル合金ろう材を、ニッケ
ル合金からなる各種部材のろう付けに好適に用いること
ができることは言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明のニッケル合
金ろう材は、Crを10.0%以上12.0%以下、P
を7.0%以上9.0%未満、不純物を合計で0.59
5%以下含有し、残部がNiからなることを特徴とする
ものである。特に好ましい組成は、Crを10.0%以
上12.0%以下、Pを7.0%以上9.0%未満、S
iを0.10%以下、Feを0.08%以下、その他の
不純物を合計で0.415%以下含有し、残部がNiか
らなるものである。このような組成を有するニッケル合
金ろう材によれば、ニッケル合金からなる母材に対し
て、良好なぬれ性が得られるとともに、ろう付け部分の
適切な接合強度が得られる。したがって、このニッケル
合金ろう材をグリッドの製造におけるストラップ交差部
の接合に用いれば、前処理としてストラップにニッケル
メッキを行わなくても良好なろう付けを実現することが
でき、製造工程の簡略化、コストの低減、生産性の向上
を図ることができる。
【0023】本発明のグリッドの製造方法は、核燃料集
合体に用いられるグリッドを製造する方法であって、ス
リットが形成された、ニッケル合金からなるストラップ
をスリット部分で格子状に組み立て、これらストラップ
の交差部を上記組成のニッケル合金ろう材を用いてろう
付けすることを特徴とするものである。この方法によれ
ば、ストラップに前処理としてニッケルメッキを施さな
くても、良好なぬれ性が得られ、グリッドとして必要な
接合強度でろう付けを行うことができる。したがって、
製造工程の簡略化、コストの低減、生産性の向上を図る
ことができる。また、従来のグリッドの製造方法におい
て、ろう材を変更するだけでよいので、新たな設備を導
入しなくて済み、容易に実現できる。
【0024】本発明のグリッドは、核燃料集合体に用い
られるグリッドであって、ニッケル合金からなるストラ
ップの交差部が上記組成のニッケル合金ろう材でろう付
けされていることを特徴とするものである。したがっ
て、ストラップに前処理としてニッケルメッキを施さな
くても、良好なろう付けが実現できる。よって製造工程
の簡略化、コストの低減、生産性の向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 グリッドの製造方法を工程順に示した概略図
である。
【図2】 ぬれ性が悪い状態のろう付け部分を説明する
ための概略図である。
【符号の説明】
1…ストラップ、2…交差部、3a,3b…ろう材、4
…スリット。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Crを10.0%以上12.0%以下、
    Pを7.0%以上9.0%未満、不純物を合計で0.5
    95%以下含有し、残部がNiからなることを特徴とす
    るニッケル合金ろう材。
  2. 【請求項2】 Crを10.0%以上12.0%以下、
    Pを7.0%以上9.0%未満、Siを0.10%以
    下、Feを0.08%以下、その他の不純物を合計で
    0.415%以下含有し、残部がNiからなることを特
    徴とするニッケル合金ろう材。
  3. 【請求項3】 核燃料集合体に用いられるグリッドを製
    造する方法であって、スリットが形成された、ニッケル
    合金からなるストラップをスリット部分で格子状に組み
    立て、これらストラップの交差部を請求項1または2記
    載のニッケル合金ろう材を用いてろう付けすることを特
    徴とするグリッドの製造方法。
  4. 【請求項4】 核燃料集合体に用いられるグリッドであ
    って、ニッケル合金からなるストラップの交差部が請求
    項1または2記載のニッケル合金ろう材でろう付けされ
    ていることを特徴とするグリッド。
JP8217567A 1996-08-19 1996-08-19 ニッケル合金ろう材およびこれを用いたグリッドの製造方法ならびにグリッド Withdrawn JPH1058185A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103578577A (zh) * 2012-08-06 2014-02-12 韩电原子力燃料株式会社 用于减少流激振动的核燃料组件的支撑格栅
KR101442088B1 (ko) * 2012-08-06 2014-09-19 한전원자력연료 주식회사 고주파진동 감소를 위한 핵연료 집합체의 지지격자

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