JPS62227595A

JPS62227595A - ろう付け接合用ろう薄帯

Info

Publication number: JPS62227595A
Application number: JP7038486A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Tomita; 俊郎富田; Nobuyuki Yamauchi; 山内　信幸; Fumio Kashimoto; 文雄樫本; Yoshio Taruya; 芳男樽谷; Kenji Kitano; 北野　健次
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-06
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPH0638997B2

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、ろう付け接合用ろう薄帯、特にステンレス鋼
接合用のＮｉ−Ｃｒ−Ｂ系合金から成るろう薄帯に関す
る。

（従来の技術）従来より、ステンレス鋼の溶接方法には、アーク溶接、
ろう付溶接があるが、前者が主に用いられている。しか
し、ろう付溶接は、アーク溶接に比べ簡便、かつ精密な
溶接が可能であり、量産性にも冨んでいるため、今後大
きく発展する産業分野である。

このろう付けに用いられるろう材には、Ｂ−Ｎｉ粉末を
バインダーで固めて薄板状にしたものが用いられてきた
。しかし、最近に至り、特公昭５７−３６０７５号およ
び特公昭５８−１５２３４号で開示された溶湯超急冷法
によるＮｉ基アモルファス合金薄帯が用いられるように
なってきている。

同様なろう付け用合金としては、「日本金属学会誌」第
４９巻、第４号、１９８５年、２８５〜２９０真に６　
Ｎｉ−１５，７Ｃｒ−２，８８−Ｆｅ系ろう合金が微結
晶質として開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、前者のバインダーで固めたろう材では、接合
時の未昇華バインダーがボイドになり易く、ろう接欠陥
を作る。また、後者のアモルファス質または微結晶質の
ろう材ではバインダーは使用されないため、それによる
ボイド生成はみられず、接合強度はかなり増加するもの
の、ステンレス鋼を接合した場合その接合部の耐蝕性が
母材ステンレス鋼のものと同等以上にならず、腐食環境
下で使用した場合、接合部が溶出分断するという欠点が
あった。

かくして、本発明の目的は、特に、ステンレス鋼、およ
びＮｉ基合金、さらには、Ｎｉ、ＭＯ％　Ｃ０％　’ｒ
４等を多量に含有する高合金鋼の接合に際して接合部の
耐食性にすぐれたろう薄帯を提供することである。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、上記目的達成のために、溶湯超急冷法に
よるステンレス鋼接合用ろう薄帯の研究を積み重ねた結
果、次のような知見を得、本発明を完成した。

（１）　Ｂ　、　Ｃｒ等の元素をｉｎ添加した場合、特
にＮｉ基合金でなくとも安価なＦｅ基合金であっても、
強度、耐蝕性に優れたステンレス鋼接合用ろう薄帯とな
る。

（２）　Ｂ　、　Ｃｒ量、特にＲ１が接合部耐蝕性に大
きく影響し、Ｂ：２．５　ｆｆｉ量％以下、Ｃｒ：１０
重量％以上添加することにより、母材以上の接合部耐蝕
性が得られる。この点、従来はＢの多量添加（例：２．
５重量％超）は、アモルファス化して強度、靭性改善に
不可欠と考えられてきたのである。

（３）上述のように、このようなＮｉ基、Ｆｅ％の合金
では、Ｂ　、　５ｉＳＰ　、　Ｃ等の元素を１５〜２０
原子％程度添加することにより初めて、溶湯超急冷法に
よりアモルファス質として靭性に富んだ薄帯を得ること
ができると考えられていたが、ｒ３：２．０〜２．５重
量％（１０〜１２．３原子％）でもアモルファス質もし
くはアモルファス質と結晶質との混合物となりろう材薄
帯として十分な靭性を有する。また、Ｂ：１〜２重冊％
（５，２〜１０原子％）では微細結晶質となるが、脆化
元素であるＢ量が低減しているため十分な靭性をもつろ
う薄帯が得られる。

（４）このような薄帯を使用し、ステンレス鋼のろう付
接合、特にステンレス鋼パイプの周溶接を行うことによ
り、従来のアーク溶接に比べより簡便、精密、量産性に
富んだ溶接が可能となる。

かくして、本発明の要旨とするところは、重量％で、Ｓｉ：　１．５％以下、　Ｍｎ：　１．０％以下、Ｃｒ
：　１０〜４０％、　　Ｎｉ：　５０％以下、Ｂ：１゜
０〜２．５％、およびさらに必要に応じ、Ｃｏ：　２０％以下および／または
Ｍｏ：　２０％以下、ならびに、残部実質的にＦｅから成る組成を有するろう付け接合用ろう薄帯である。

ここに、ろう薄帯は一般にはアモルファス質でるがζそ
こまで急冷されずに微細結晶質のものであってもよい。

上記組成合金が均質体として得られればよく、したがっ
て、アモルファス質と微細結晶質との混合）Ｊｌ織であ
ってもよい。

また、本発明にかかるろう薄帯を使ったろう付けの対象
となるのは代表的にはステンレス鋼であり、そのほかＮ
ｉ基合金さらにはＮｉ５Ｍｏ、Ｃｏ、−等を多量に含有
する高合金鋼等が包含される。

（作用）次に、本発明にかかるろう薄帯の合金組成を上述のよう
に限定した理由を述べる。

Ｓｉ：接合部の強度の上昇、耐蝕性向上および合金の融点低下
のために添加することがこのましいが、ろう薄帯の脆化
を引き起こすため１．５重量％以下とした。好ましくは
、１．０重量％以下である。

Ｍｎ：高価なＮｉ等の代用としてＭｎを添加してもよいが、耐
蝕性が劣化するため、５重量％以下とした。

Ｃｒ：接合部の耐蝕性を向上させるためＩＯ重重量以上添加し
、一方、合金の融点の上昇および接合部にσ和が析出し
脆化するため、４０重量％以下とした。

好ましくは、１５〜３５重量％である。

Ｎｉ：接合部の耐蝕性の向上および合金の融点低下のためＮｉ
を添加することが好ましい。特に、オーステナイト系ス
テンレス鋼の接合には、接合部をフェライトにさせない
ため５重量％以上必要である。

Ｎｉについては、大部分がＮｉとなるまで添加しても良
いが、Ｎｉが高価であること、また多量添加しても接合
部強度、耐蝕性は変化しないため、５０重Ｍ％以下とし
た。好ましくは、５〜３０１ｉ！％である。

Ｂ：合金の融点低下、溶融ろうの流動性向上のため１重量％
以上添加するが、接合部の耐蝕性が劣化するため２．５
重世％以下とする。好ましくは１．６〜２．３重量％で
ある。

ＣｏおよびＭｏ：これらは任意添加成分であり、接合部の耐蝕性および高
温強度を改善するために、そのうちの少なくとも１種の
添加が好ましい。しかしそれらはいずれも高価が元素で
あるためそれぞれ２０重重量以下に＋１ｉｌＪ限される
。

なお、門０の場愈、合金の融点をも上昇させる傾向が強
い。したがって、好ましくは、−〇は１０重附％以下添
加するのがよい。

その他、Ｃ，Ｐなどの不純物は、余り過剰に含有される
と接合部の耐食性劣化をもたらすことから、合計で０６
０５重景％以下に制限するのが好ましい。

次に、本発明にかかるろう併用の薄帯の代表的製造方法
である溶湯超急速冷却法について説明する。

第１図は、溶湯超急冷法の概念の略式説明図であり、図
示例の場合は単ロール法と呼ばれている方法であり、適
宜保持容器から注入ノズルを経て溶湯流がロール上に供
給され、これをロールの上で急速冷却するのである。こ
のときロールは高速で回転されており、しかも内側から
急速に冷却されているため、超急速冷却が可能となるの
である。

例えば、上述のような組成の合金溶湯を冷却する場合、
１０４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却凝固させて、２
０−１００μｍ厚の薄帯とする。

かくして、アモルファス質または微細結晶質もしくはそ
れらの混合物の薄帯となる。これらの薄帯は殆ど表面酸
化もなく、そのままでろう付けに有用であるが、十分な
靭性を持っているため、複雑な形状に切断、およびプレ
ス加工した後にろう付けに使用してもよい。

本発明の薄帯を使用してステンレス鋼を液相拡散接合す
る場合は、接合材間にインサート材としてその薄帯を挿
入し、インサート材を溶融させると、接合材と相互に拡
散し、次いで、等温凝固してインサート材が消滅し、接
合材と同質の継手を得るのである。

かかる接合法において、インサート材は接合材より低融
点であり、接合温度はインサート材の溶融温度よりも高
く、接合材の熔融温度より低い温度とする。なお、接合
雰囲気は不活性ガス等の保護雰囲気である。

かくして、本発明によれば、ステンレス鋼はもちろん、
Ｎｉ基合金さらには高合金鋼の優れたろう接合が行われ
る。

ここに言う「ステンレス鋼」は、Ｃｒ：１２重重量以上
を含有する鋼一般を指称するが、それより少ない量のＣ
ｒの場合であっても、あるいはＮｉ基もしくはＦｅＪＪ
の耐熱合金のろう付け用に本発明にがかる薄帯を使用し
ても十分な接合部強度および耐食性が得られる。

次に、実施例によってさらに本発明を説明する。

実施例１第２図は、本実施例において使用した拡散接合装置の略
式断面である。

接合母材１．２は上下加圧治具３，４によってそれぞれ
支持されており、上下加圧ラム５．６を介して油圧シリ
ンダー１０によって加圧される。符号７は固定台、８は
ロードセル、９は高周波加熱用コイルである。これらは
全体が　外壁１１によって包囲されていて、内部に保護
雰囲気を形成している。

かかる装置によりろう接合を行う場合、まず、接合母材
１．２の間にろう薄帯１０をインサート材として介在さ
せ、外壁ｌｌ内を成る＾ｒガスなどによって保護雰囲気
としてから、高温状態で上下加圧うム５，６の作用によ
り両接合材を圧着させることによりろう付け実施するの
である。

第１表に示す組成を有する１０種の合金溶湯を第１図に
示すようにして３００Ｏｒ、　ｐ、ｍ、で回転する直径
３ＱＯｍｍの鋼製ロール表面上に開口部０．５　Ｘ　１
４ｍｍの矩形ノズルを用いて噴射し、幅１４Ｂｌ１ｗ、
厚さ３５μｍの薄帯を作製した。これらはアモルファス
質と微細結晶質との混合組織であった。これらの薄帯を
１４ｍＢＩＸ　１４ｍｎ＋の大きさに切断した後、２つ
の１４ｍｍ　ｘ１４ｍｓ＋　Ｘ　６０ｍｎ＋の５ｔｌＳ
３０４の角材の１４ｍｍ　Ｘ　１４ｍｍの端面にはさみ
、１ｋｇｆ／ｍｍ”の荷重を加えながら、Ａｒ雰囲気中
で１２５０℃、５分間の加熱により、薄帯を溶融し、接
合した。供試材の５ＩＪＳ３０４の組成を第２表に示す
。

また、比較例としてＪＩＳ規４２５Ｂ旧−ＩＡのＮｉ系
粉末シートろうを用い、同様に接合した。

その後、接合強度の測定のため、接合した角材を切削加
工によりＪＩＳ　２．２２０１の形状に成形し、引張り
試験を行った。

接合部耐食性は、接合した角材よりろう接部中心として
３ｍｍ（ｔ）　Ｘ　１０ｍｍ（Ｗ）　　Ｘ　４０ｍｍ　
（Ａ’　）ならびに２ＢｌｌＩｌ（ｔ）×直径１１ｍｍ
の試験片を加工し、ステンレス鋼の硫酸、硫Ｍ鋼腐食試
験（ＪＩＳ　Ｇ　０５’７５゜以下、「ストラウス試験
」という）ならびに孔食電位測定により評価した。

ストラウス試験の試験片は湿式６００番エメリー紙研磨
仕上げとし、試験後にＵバフ１曲げを実施して割れの有
無を顕微鏡を用いて判定した。

孔食電位測定は０．０１モルＮａＣ１水溶液、６０℃、
Ａｒ脱気下で掃引速度２０ｍＶ／＠ｉｎの動電位法にて
測定した。ｎ数は３であった。

以上の結果をまとめて示す。

第１表第２表ｆｇ　　３　　男へ〜Ｄ合金は、特にＢ量の影響を調べるためのものであ
るが、比較材である０、８５重量％ｎを含有するへ合金
では融点が高く、熔融せず、接合不可能であり、同じく
比較材である３重量％Ｂを含有するＤ合金では接合部強
度、延びは高いが耐食性に劣ることが分かる。これらと
比較して本発明にかかるＢおよびＣ合金では接合部の機
械的性質および耐食性ともにすぐれていることがわかる
。

Ｅ〜■合金は特にＣｒ１ｌの影響を調べたものであるが
、これらの合金についての機械的性質はすぐれている。

しかし、Ｃｒ含有量の少ない比較材であるＥ合金では耐
食性が劣り、一方、本発明にががる合金であるＦ〜１合
金では耐食性にも何ら問題がないことがわかる。

Ｊ合金は市販されているアモルファス合余ろう薄帯とほ
ぼ同じ組成となっている。本発明にかがる合金では機械
的性質および耐食性についてなんら問題なく、優れた性
質を存しているが、比較材であるＪ合金では耐食性に問
題があることがあきらかである。

また、本発明合金が従来のＢＮｉ−ＩＡ系鉛粉末シート
う材に比べ、機械的性質および耐食性の両面で優れてい
ることも明らかである。

以上のように、本発明にかかるろう薄帯を用いてステン
レス鋼をろう付け接合するごとにより、優れた接合部の
機械的性質および耐食性が得られる。

実施例２実施例１のＣ合金組成の溶湯を２５０Ｏｒ、ｐ、＠、で
回転する直径３００１ＲＩ１１の鋼製ロール表面上に、
開口部０．６　Ｘ２０ｖｗ（７）矩形／　；ＩＳルヨリ
噴射Ｌ、幅２０ＢＢＩ１．ｒ！Ｌさ３０１１ｍ＋のろう
薄帯を作製した。これらはアモルファス質と微細結晶質
との混合＆Ｂｒａであった。

第２図に示すように、拡散接合装置を使用し、５ＵＳ３
０４　、Ｉｔ、テンレス鋼製の直径２５．４ｍｍＸＦＸ
さ１．０開×長さ１００のパイプを上述のようにして得
られたろう薄帯をインサート−材として接合面に挿入し
、アルゴン雰囲気中で、接合温度１２５０℃、接合時間
２００秒、加圧力１ｋｇｆ／＋＋ａ＋”で接合した。こ
の接合部より４個所の板状引張試験片および耐食性試験
片を採取した。

本発明のろう薄帯をパイプ接合に通用しても何ら問題は
なく、母材レベルの接合強度が得られたｑまた、耐食性
についても実施例１と同様の条件で評価を行ったが、そ
の結果をまとめた示す第４表からも明らかなように、本
発明によれば、良好な耐食性がｌｉｆ認された。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明は、従来絶対必要と考えら
れていたボロン添加量を大幅に低減することにより、む
しろ耐食性を改善することができるものであり、しかも
必ずしも全部をアモルファス質とすることはなく、一部
微細結晶質を含有していてもよいなど、実用上実施が容
易であり、その利益は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にがかる薄帯の製造方法の概念の説明
図、および第２図は、本発明において利用するろう付け装置の略式
断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１０
〜４０％、Ｎｉ：５０％以下、Ｂ：１．０〜２．５％、および残部実質的にＦｅから成る組成を有するろう付け接合用ろう薄帯。
（２）重量％で、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１０
〜４０％、Ｎｉ：５０％以下、Ｃｏ：２０％以下および／またはＭｏ：２０％以下、Ｂ
：１．０〜２．５％、および残部実質的にＦｅから成る組成を有するろう付け接合用ろう薄帯。