JPS6067647A

JPS6067647A - 拡散接合用フィラ−メタル

Info

Publication number: JPS6067647A
Application number: JP17626783A
Authority: JP
Inventors: Masako Nakabashi; 中橋　昌子; Tatsuo Yamazaki; 山崎　達雄; Makoto Shirokane; 白兼　誠; Masakatsu Haga; 羽賀　正勝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1985-04-18

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】〔発明の技術分野〕本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼等カらなる母
材の拡ｉｉＩｌ接合用フィラーメタルに関し、更に詳し
くは、該母材と同等の金Ｌ１組６′２及び継手強度を有
する接合部を形成することのできるオーステナイト系ス
テンレス州に適した拡散１７｝０川フィラーメタルに関
する。

〔発明の技術的背景とその間照点〕

一般に、金属の拡散接合法には．固１ロ拡′ｌ（Ｊｉ．
接合法と液相拡散接合法がある。前者は、被接合部材（
以下、母材という。）を相互に密消さ一１サて圧ブｊを
付加し直接接合させる方法である。この方法において母
材間の接合部の継手強度ｆｒ　イυ材と回等にするため
には、母材をその接合面には＋＋ｉイドやクラックが生
じないように均一に密慴さ４１−”ること７５り必要で
ある。そのため、接合面に存在するｌｊｌＪ凸を塑性変
形させるに必要な圧力を付加しｆＦ（・月１，ばならな
い。

したがって、変形を１はけるべき母Ｈにこの方法を適用
することは不適当であり、更には、？’′ｉ）ｓｆｊκ
状の母材に対しては、接合面全体に均一な｝１ニカを付
加することは１秦的には非′片１にｌＩ：ｌ　！Ｉ→Ｃ
で，を、＋〕シ７）ｚも複雑な装置設備を要すること例
なってしえう。

一方、後者の液相拡散接合法は、母−材の接合面の間に
、通常、母相の融点よりその融点が低くしたがって母材
とはｌなった組成のフィラーメタルを介在させ、間接的
に接合する方法である。この方法の場合、接合時には該
フィラーメタルが一時的に液相になり、母材の接合面に
存在する凹凸を満たして母材を密備した状！２！！にす
るので、接合時にあって母材間に圧力全付加することは
ほとんど不要となる。

しかしながら、この方法の場合、用いるフィラーメタル
の組成は母材の組成とＩｒ！！なっているため。

当然、得られた接合部の組成も母材のそれと異なったも
のとなりその継手強度も１号材のそれと嚢なったものと
なる。

しだがって、この方法においては、母材と同等の継手強
度の接合部全Ｊ［ニ成するようなフィラーメタルの選定
が重要な問題となる。

Ｊｏｌ！在、液相拡散接合法に適しｐニア　４ジ−メタ
ルとしては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）ｋ主成分とし、
ホウ素（Ｂ）、ケイ；（る（ＳＬ）、リンＣｌ’　）の
ような融点低下元素を含有するものが知られでいる。

しかしながら、この材料は融点低下元素を含有している
ため非常に脆性であって延性に乏しいため、使用く適し
た形状、例えば箔のような形例加工することが困難であ
る。また、これら利料の粉末を有機バインダ（例えばア
クリロイドセメント）で結着してシートとして用いるこ
とも試みられているが、この場合、有機バインダの残渣
等により接合時に接合面にはボイド、クラックなどを発
生することがある。

一方、鉄（Ｆｅ　）を主成分とする鉄哨材ＦｌＱ液相拡
散接合において、フィラーメタルとして、上記したＮｌ
を主成分とするものを用いた場合、母材（鉄鋼材料）へ
のＮｉの拡散速度は、極めで小さいため、接合部にはＮ
ｌが残り易く、その結果、接合部の組成を母材と同等の
組成、すなわち、Ｉ”ｅ　Ｉｃ　＊んだ組成にすること
が著しく困難となる。

ここで、フェライト系耐熱ｊｉｌ・ｌのよりに、熱処理
により、焼入れ組織を得たのち使用に供される鉄鋼材料
に適するフィラーメタルが特開昭５７−１６７６７３に
開示されている。この技術は、　Ｆｅｔ主成分とじＣｒ
をθ〜２０原子％、ホウ素５〜２２原子％、ケイ素０〜
１２原子％、炭素０〜２０原子％を含むフィラーメタル
である。しかしながらこれは、オーステナイト相にて使
用されるオーステナイト系ステンレス鋼には不都合であ
る。

しかるに、特開昭５３−８１４５８に開示されているよ
うなＮｉを主成分とする延性な非晶質合金については、
前述のように、接合部にＮｉが残り易い不都合が生じる
。

したがって、オーステナイト系ステンレス鋼の液相拡散
接合に適したフィラーメタルの開発は、現在強く望まれ
ている。

〔発明の目的〕

本発明は、箔の形で利用でき、均質でかつ延性に富み、
特にオーステナイト系ステンレス鋼の液相拡散接合に用
いて有用なフィラーメタルの提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明のフィラーメタルは、Ｃｒ、：１６〜２８原子％
、Ｎｉ：６〜２２原子％、Ｂ：５〜２２原子％、Ｓｉ：
Ｏ〜１２原子％、Ｃ：０−１７原子％、Ｍｏ：０〜２原
子％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる組成である
ことを特徴とする。

本発明のフィラーメタルは６〜２２原子％のＮｉをを含
み、接合部を母材と同等のメーステナ−１）相に保ち、
かつ、Ｆｅを主成分とするため、接合部釦Ｎｉに富む相
が形成されない。ＣｒとＭＯとは、目的とするオーステ
ナイト系ステンレス鋼に応じて添加量を決定することが
でき、その骨は、Ｃｒが１６〜２８原子％、　Ｍｏがθ
〜２原子％である。Ｎ１が６原子％未満である、あるい
はＣｒが１６原子％未満であると、接合部にマルテンサ
イトのような焼入れ組織が析出し、オーステナイト系ス
テン１ノス鋼トして適当でなくなるという事態が生ずる
。また、Ｎｉが２２原子％を越える。あるいはＣｒが２
８原子％を越えると、接合部組成が容易にオーステナイ
ト系ステンレス鋼と同等の組成とならない不都合が生じ
る。Ｍｏは、ＭＯを含むオーステナイト系ステンレス鋼
（例えば、８０８３１６など）の接合金目的とする場合
には、添加した方が良い。また、オーステナイト系ステ
ンレス鋼に含まれている添加元素、例えば、Ｔｉ　、Ｎ
ｂ　、Ｔａ場合によシＡｔ等については、液相拡散接合
時、接合部への拡散が容易例進行し、接合後の熱処理に
よっても接合部の組織は母材のそれと同等になることが
できる。

Ｂは必須の要件でこれがないと本発明の所期の目的は得
られない。そして、その量は５〜２２原子％である。ま
た添加すると好適である組成としてｓｉ：ｏ〜１２原子
％、Ｃ：０〜１７原子％、Ｓｉ、Ｃ。

ＢとＳｉ、ＵとＳｉとＣ：１７〜２２原子％等があり、
これらについてはいずれも上記に限定する範囲内で延性
がすぐれかつ非晶質フィ２−が容易に製造される。しか
し、この範囲を上限・下限のいずれにおいても越える場
合は、本発明の目的である延性にすぐれたフィシ−メタ
ルの形成が困難となって実用的でない。

本発明のフィラーメタルは、常用の溶湯急冷法を適用し
て製造される。すなわち、目的とするフィラーメタルの
組成の溶融物を調製し、その溶融物を高速回転する急冷
用ドラムの上に噴出せしめて製造される。このとき、冷
却速度を少なくとも１０５℃／　ｓｅｃにすることが好
ましい。

このようにして、連続した箔で延性に否んだフィラーメ
タルが得られる。本発明のフィラーメタルの調製時、原
料Ｆｅに含まれるＳ　、　Ｓｉ　、融点を低下させるＢ
、８ｉ、Ｃ元素の組成領域が、本発明の範囲未満あるい
はそれを超える場合には延性に富む連続したフィラーメ
タルは得られない。また。

微量の不純物が不可避的に含まれてくるが、これら不純
物は、本発明の効果に影響を与えることはない。

〔発明の実施例〕

母材１，１′として、第１図に示す如＜　１８Ｃｒ−８
Ｎｉステンレス鋼を用意した。この銅は、ＪＩＳ規格で
ＳＵＳ　３０４に相当する組成を有するオーステナイト
系ステンレス鋼である。

まず、この材料母材ｊ、１′を平行部６ｍφのクリープ
試験片に加工し、接合面を６００香工メリー紙で研磨し
たのち、トリクレンとアセトンで脱脂、洗浄した。

つぎに、溶湯急冷法で、Ｂ：１７原子％、Ｃｒ：１６原
子％、Ｎｉ’　：　６原子％、Ｆｅ　：残部の実施例（
厚み３５μｍ　）および、Ｂ：１７原子％、Ｃｒ　：１
４原子％、Ｆｅ　２原子％、Ｎｉ：残部の比較例（厚み
４０μｍ）のフィラーメタル（２）を調整した。

試験片の接合面に、実施例及び比較例のフィラーメタル
（２）を挿入し、２Ｘ１０　”ｌ’ｏｒｒの真空ホット
プレス中にセットして、１０Ｋｇ／ｃａの圧力下で１２
００℃１０分間保持した。

その後、アルゴン雰囲気中で、１１８０℃で１ｈおよび
８ｈの拡散熱処理を施した。

８ｈ拡散熱処理を施した２組の接合部につき、Ｘ線マイ
クロアナライザで元素分析したところ、第２図（実施例
）、第３図（比較例）に示すように実施例のフィラーメ
タルを用いた接合部はＣｒ。

Ｎｉ、Ｆｅいずれの１直もげ栃と同等であった。

一方比較例のフィラーメタルを用いた接合部は母材との
なじみは良好で、ボイド、クラックは存在しないが、そ
の組成はＮｉに富んでいた。

更にクリープ破断試験を行なった結果を第４図に示す。

なお図中（ａ）は実施例を、（ｂ）は比較例をそれぞれ
示す。第４図の如く平均破断１１；′ｉ間は母材と同等
の組成が得られる、実施例のフィラーメタルを用いた接
合部の破断時間がいずわも長かった。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明の拡散接合用フィ
ラーメタルは、オーステナイト系ステンレス鋼の液相拡
散接合に適用したとき、その接合部を母材と同等にでき
、したがって継手強度も同等にできる。しかも扇状ヤあ
るため、きわめて実用的でちゃ、その１卆的価値は大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は拡散接合例を示す断面図。第２図は実施例による接合部のＸ、神マイクロアナライ
ザによる線分析結果を示す曲部ｉ！　［；ａ。第３図は比較例による接合部のＸ線マイクロアナライザ
による線分析結果を示す曲線１シ（。第４図は実施例及び比較例の特性９Ｑを示す曲線図。代理人弁理士　則近憲佑（他１名）＠１図第２図 □ｙ巨山釦第　３　図 □距離

Claims

【特許請求の範囲】

（１）クロム：１６〜２８原子％、ニッケル＝６〜２２
原子％、ホウ素：５〜２２原子％、ケイ素：０〜１２原
子％、炭素０〜１７原子％、モリブデン二〇〜２原子％
、残部が鉄および不可避不純物から成る組成であること
を特徴とする拡散接合用フィラーメタル。
（２）ホウ素とケイ素との合計含量が、１７〜２２原子
％である事を特徴とする特許記載の拡散接合用フィラーメタル。
（３）ホウ素とケイ素と炭素との合計含量が，１７〜２
２原子％である事を特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の拡散接合用フィラーメタル。