JPS63309389A - ろう付け用Ｎｉ基金属薄帯 - Google Patents

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） この発明は、金属部品のろう付け、特にステンレス鋼や
ニッケル合金のろう付けに用いて有用な加工性に富むろ
う付け用Ｎｉ基金属薄帯に関するものである。

（従来の技術） ろう付け、同一合金組成の金属部品、あるいは異なる合
金組成をもつ金属部品を互いに接合させる方法であり、
一般的には相互に接合させる金属部品の融点よりも低い
融点を有するろう材を金属部品間に介在させ、次にろう
材が溶融するのに充分な高温度まで加熱した後、冷却し
て強力な接合部を形成させるものである。

耐熱合金のろう材として、ニッケルろうは最も一般的で
かつ有用な素材であり、ＪＩＳ　　（日本工業規格）に
もＢＮｉ　　１〜７までの規格がある。これら、はＮｉ
を主成分とし、これにＣｒやＳｔ、Ｂなどを添加して、
溶融温度を下げ、流動性を増大させたろう材であるが、
加工性が極めて悪く、線や板状に直接成形するのはほと
んど不可能である。そこで通常は粉末状態で供給され、
とくに線または板状のものについては、粉末を耐熱性プ
ラスチック剤などで固化し、押し出しで成形して市販さ
れている。

しかし粉末状ろう材は一般的なろう付け作業では取扱い
が不便であり、複雑形状の部品には使えない。また粘結
剤で固化した線状あるいは板状のろう材を使用する場合
、ろう付の昇温過程で有機結合剤が昇華すると共に、昇
華後の残滓もろう付温度以下で完全に除去されることが
必要であるけれども、現実のろう付けにおいては、接合
に有害な空隙や残留物を皆無にすることは必ずしも容易
ではない。

すなわち、ろう付け材に要求されるろう付け性の観点か
らも、従来のろう付け材では未昇華粘結剤によるボイド
の発生やろう接部の組成不均一により、接合部の機械的
性質の低下を招くことがあったのである。

このような有機結合剤の問題を解決するものとして、特
開昭５７−１０６４９５号公報や特開昭５９−１０１２
９７号公報において、Ｎｉ　−Ｍ　−Ｂ　−Ｓｉ系（こ
こでＭはＦｅ　＋　Ｃｒ　、　Ｍｏ　、　Ｃｏ等の金属
元素を示す。以下同じ）の非晶質合金薄帯が提案され、
これによって有機結合剤を使用することなく、薄帯や線
形状のろう材を供給できるようになった。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上掲の特開昭５７−１０６４９５号および同５
９−１０１２９７号各公報では、金属薄帯内の「あらゆ
る次元において実質上均一な組成をもつ」、均質で延性
のある金属薄帯が提案され、殊にガラス状態の金属がろ
う材に好ましいと述べられているが、同時にかような非
晶質合金薄帯の問題点として、打抜ダイスの損耗が指摘
されている。この点につき上掲各公報には、ガラス質合
金箔を熱処理して好ましくは微粒状の結晶相を得ること
がダイス寿命の延長に有効であると記載されているけれ
ども、一般的に云えば、鋳造状態のままでは靭性に富む
非晶質合金薄帯であってもその多くは、熱処理によって
結晶化した場合は勿論のこと結晶化の前段階であっても
、脆化することが知られており、この点Ｎｉ　−Ｍ　−
Ｓｉ　−Ｂ系非晶質合金の場合も例外ではない。

すなわちダイス寿命の点でＮｉ　−Ｍ　−Ｂ　−Ｓｉ系
非晶質合金のろう材には依然として問題を残していたの
である。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、加工
性に優れるのはいうまでもなく、ダイス寿命の効果的な
延長も図り得るろう付け用金属薄帯を提案しようとする
ものである。

（問題点を解決するための手段） さて発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重
ねたところ、 ｉ）ろう付け用金属の基板薄帯としてＮｉ基急冷金属薄
帯を用い、かつその表面にＮｉまたはＮｉ合金めっき層
を被成することが、所期した目的の達成に極めて有利で
あること、 １ｉ）Ｌかも従来、２．冷金属薄帯とくに非晶質の急冷
金属薄帯の表面に、密着性が良好なめっき層を形成する
には煩雑な前処理を必要としたのに反し、上記の基板薄
帯とめっき層との組合わせでは、通常の脱脂−酸洗とい
う簡単な前処理を施すだけで極めて密着性に富むめっき
層を被成し得ること、 の知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、Ｎｉ基急冷金属薄帯の表面に、Ｎ
ｉめっき層またはＮｉを主成分とする合金めっき層を有
することから成るろう付け用Ｎｉ基金属薄帯である。

この発明において基板薄帯であるＮｉ基急冷金属薄帯は
、結晶質または非晶質いずれの状態であってもかまわな
いが、加工性が容易な点において非晶質金属薄帯の方が
より有利である。

またこの発明に従うＮｉ基金属薄帯において、良好なろ
う付け性を確保するためには液相線温度が１３００°Ｃ
以下であることが好ましい。

ここに上記の非晶質性およびろう付け性、さらには耐食
性を満足する好適成分組成としては次のようなものがあ
る。

すなわち基板薄帯とめっき相との総平均組成として、 （１）　Ｂ　：　１．０〜５．０ｅｖｔχ（以下単に％
で示す）、ＳＬ：２．０〜８．０％を含み、残部は実質
的にＮｉからなる組成。

（２）Ｂ　：　１．０〜６．０　％、Ｓｉ　　：２．０
〜１０．０％、Ｃｒ：１７．０〜２１．０％を含み、残
部は実質的にＮｉからなる組成。

（３）Ｐ：８．０〜１２．０％を含み、残部は実質的に
Ｎｉからなる組成。

（４）　Ｐ　：　８．０〜１２．０％、Ｃｒ　：　１１
．０〜１５．０％を含み、残部は実質的にＮｉからなる
組成。

ここでＢ、ＳｉおよびＰｉは、主に溶融温度の低下によ
る非晶質合金形成域の確保から、一方Ｃｒ１ｌは耐食性
や耐酸化性の観点から定めたものである。

以下この発明の基礎となった実験結果について説明する
。

Ｂ：３．３％、Ｓｔ　：　４．６％を含み、残余はＮｉ
と随伴不純物よりなる溶融合金を、スリット状注湯ノズ
ルを通して、高速回転する銅製の冷却ロールの直上に射
出して、板幅：５０ｒ！Ｉｍ、板厚３０μ蹟の非晶質合
金薄帯を作成した。得られた薄帯は１８０度密着曲げで
も割れることはなく、Ｘ線回折からも非晶質であること
が確認された。

次いでホメザリン温水溶液中で電解脱脂後、４０ｇ／２
の稀硫酸水溶液で３秒間酸洗したのち、ＮｉＳＯ４・６
１（□０　：　２４０ｇ／４、ＮｉＣ１ｇ・６ＨｚＯ：
　４５ｇ＃！、Ｈ３ＢＯ３：４０ｇ／　ｌの電解浴中に
おいて、電流密度：　５Ａ／ｄａ！でＮｉめっきを施し
た。Ｎｉめっき厚は片面当り１．５μ罹で、表裏両面の
合計は３μ１１厚であった。したがって基板とめっき層
との総平均合金組成は、Ｂ：３，０％、Ｓｔ　：　４．
２％および残余Ｎｉであり、ＪＩＳ規格におけるＢＮｉ
−３に相当する。

加工性の確認のために、小型プレスを用いて打抜テスト
を行なった。タングステンカーバイドの超硬合金製ポン
チおよびダイスを金型として、金型欠損までの寿命に基
いて、めっき処理の効果を比較すると、めっき処理前の
非晶質合金薄帯では１４０回であったが、Ｎｉめっきを
施した非晶質合金薄帯では４２００回まで金型欠損を生
じることな（打抜くことができた。

次にＢ：３．５％、Ｓｉ　：　６．１％およびＣｒ　：
　２０．０％を含み、残余はＮｉと随伴不純物よりなる
溶融合金を、スリット状注湯ノズルを通して、高速回転
する調合金製の冷却ロールの直上に射出して、板幅：　
５０Ｗｌ、板厚：４０μＩの非晶質合金薄帯を作成した
。

得られた薄帯はＸ線回折により非晶質であることを確認
した。次いでホメザリン浴中で電解脱脂後、４０ｇ／　
１．０稀硫酸水溶液で３秒間酸洗したのち、Ｎ１５Ｏａ
　・６ＲｇＯ：　２４０ｇ／１ＸＮｉＣ１ｚ　・６Ｈｚ
Ｏ：　４５ｇ／ｌ。

Ｈ３ＢＯ３：　４０ｇ／　ｊ！の電解浴中において、電
流密度５Ａ／ｄｍ”でＮｉめっきを施した。Ｎｉめっき
厚は２μｍで、表裏両面の合計は４μＩであった。した
がって基板とめっき層の平均合金組成は、Ｂ：３．２％
、Ｓｉ　：５．５％、Ｃｒ　：　１８．２％および残余
Ｎｉとなった。

この金属薄帯はＪＩＳ規格におけるニッケルろうＢＮｉ
−５の高Ｃｒを満たしながら、非晶質化のために、Ｓｉ
量の低減とＢの添加を行なったものである。

加工性のｉ認のために、小型プレスを用いて打抜テスト
を行なった。タングステンカーバイドの超硬合金製ポン
チおよびダイスを金型として、金型欠損までの寿命に基
いて、めっき処理の効果を比較すると、めっき処理前の
非晶質合金薄帯では９０回であったが、Ｎｉめっきを施
した非晶質合金薄帯では４０００回まで金型欠損を生じ
ることなく、打抜くことができた。

さらにＰ　：　１１．２％および残余Ｎｉと随伴不純物
とからなる溶融合金を、スリット状ノズルを通して、高
速回転する調合金製の冷却ロールの直上に射出し、急冷
凝固させて板幅５０＋ｍａ、板厚４０μｍの非晶質合金
薄帯を作成した。

得られた薄帯は、１８０度密着曲げでも割れることはな
く、またＸ線回折により非晶質であることも確認した。

次いでホメザリン温水中で電解脱脂後、４０ｇ／ρの稀
硫酸水溶液で２秒間酸洗したのち、ＮｉＳＯ４・６８ｚ
Ｏ：　２４０ｇ／　１、ＮｉＣ１ｇ・６ＨｚＯ：　４５
ｇ＃！、Ｈ３ＢＯ３：４０ｇ／　ｌの電解浴中において
、電流密度５　Ａ／ｄｍ”でＮｉめっきを施した。Ｎｉ
めっき厚は片面当り２μｍで、表裏両面の合計は４μｍ
であった。したがって基板とめっき層の平均合金組成は
、Ｐ　：　１０．２％および残余Ｎｉであり、ＪＩＳ規
格におけるＢＮｉ　−６に相当する。

加工性の確認のために、小型プレスを用いて打抜テスト
を行なった。タングステンカーバイドの超硬合金製ポン
チおよびダイスを金型として、金型欠損までの寿命に基
いて、めっき処理の効果を比較すると、めっき処理前の
非晶質合金薄帯では１５０回であったが、Ｎｉめっきを
施した非晶質合金薄帯では４２００回まで金型欠損を生
じることなく、打抜くことができた。

なお上記の成分系において、使用温度が高くなったり、
使用環境が厳しい場合には１１〜１５％の高Ｃｒを含有
させたＮ１−Ｃｒ−Ｐ非晶質合金薄帯を基板として用い
ることは有利である。

（作　用） この発明に従い、Ｎｉ基急冷金属薄帯の表面にＮｉまた
はＮｉ合金めっき層を被成することにより、打抜性は格
段と向上し、多数枚のサンプルを打抜いてもダイスの損
耗は顕著に軽減されるだけでなく、打抜き部でのかえり
高さも小さくなるので、精密部分への適用も可能である
。

またろう付熱処理時は、ろう材はめっき層ともども均質
に溶融して、ろう接部分には異相として残存しないよう
にしなげければならないが、この発明では有機質の粘結
材を使用する必要がないので、ボイド発生やろう接部の
組成不均一などに起因した機械的性質の低下を招くこと
もない。

ここにめっき層の厚みが０．１μｍに満たないと、打抜
性や加工性にとって満足な効果を確保することが難しく
、一方２０μｍを超えると、平均組成として前記範囲を
満足しながら基板薄帯を非晶質化することが困難になる
ばかりでなく、Ｎｉめっき層を完全に拡散消失させるに
は、ろう付けの熱処理に長時間を要するようになるので
、めっき層厚みは０．１〜２０μｍ程度とするのが好ま
しい。

好適めっき層としては、Ｎｉ　（金属）めっき、Ｎ１−
Ｂ合金めっき等が考えられるけれども、加工性の観点か
らはＮｉ　（金属）めっきが有利である。

（実施例） 実施例Ｉ Ｂ：２．１％、Ｓｉ　：　４．９％を含有する溶融ニッ
ケル合金を、スリットノズルより射出して、内部水冷型
の冷却ロール表面で急冷凝固させ、非晶質合金薄帯を作
成した。板幅は５０１Ｈｍ、板厚は５０ｔ１ｍであり、
Ｘ線回折により非晶質状態であることを確認した。次い
で電解脱脂処理後、稀硫酸水溶液中で軽く酸洗してから
、Ｎｉめっきを施した。用いた電解浴はＮｉＳＯ４・６
１１□０　：　２４０ｇ／ｆ、　ＮｉＣ１□・６ＨｚＯ
：４５ｇ／　ｌ　、　Ｈ３ＢＯ３：　４０ｇ／　ｌであ
り、Ｎｉめっき膜厚は片面あたり１０μｌとした。基板
とめっき層の総平均合金組成はＢ　：　１．５％、Ｓｉ
　：　３．５％および残余Ｎｉであり、ＪＩＳ規格にお
けるＢＮｉ−４に相当する。

かくして得られた薄帯に、超硬合金製金型による打抜テ
ストを行なったところ、５４００回まで金型の欠損は生
じなかった。また５ＵＳ３０４鋼の丸棒（１０鵬φ）の
ろう打面を充分に研磨した後、めっき処理非晶質合金薄
帯をはさんで、真空中、１１５０″Ｃで３０分間の突合
せろう付を行ない、引張試験片として、引張試験を行っ
たところ、室温での引張強度は５８ｋｇ／ｍｍ”であっ
た。

実施例２ Ｂ：４．０％、Ｓｉ　：　５．６％を含有する溶融ニッ
ケル合金を、超急冷凝固させ、板幅５０ｍｍ、板厚３０
μｍの非晶質合金薄帯を作成した。次いで実施例１と同
様の前処理に引続き、片面当り５μ彌のＮｉめっきを施
した。基板とめっき層の総平均組成はＢ：３．０％、Ｓ
ｉ　：　４．２％および残余Ｎｉであり、ＪＩＳ規格に
おけるＢＮｉ−３に相当する。

超硬合金製金型による打抜性テストでは４５００回まで
金型欠損は無かった。また実施例１と同様なろう付けを
５ＵＳ３０４丸棒に対して行ない、引張試験に供したと
ころ、室温での引張強度は６１　ｋｇ　／　ｍｍ　”で
あった。

比較例１ 実施例１で作成した非晶質合金薄帯にめっき処理を施す
ことなく、打抜きテストを行なったところ、金型寿命は
１１０回にすぎなかった。

実施例３ Ｂ：５．０％、Ｓｔ　：　４．５％およびＣｒ　：　２
３．０％を含有する溶融ニッケル合金を、スリットノズ
ルにより射出して、冷却ロール表面で急冷凝固させ、非
晶質合金薄帯を作成した。得られた薄帯は、板厚３５μ
ｓ　、　ｖｉ幅２０聰であり、Ｘ線回折により非晶質状
態を確認した。次いで電解脱脂処理後、稀硫酸水溶液中
で軽く酸洗してから、片面当り５μｍのＮｉめっきを施
した。基板とめっき層の総平均合金組成は、Ｃｒ　：　
１７．９％、Ｓｉ　：　３．５％、Ｂ：３．３％および
残余Ｎｉとなった。

超硬合金製金型により打抜性テストを行なったところ、
３５００回まで金型の欠損は生じなかった。

また５０５３０４ｍ　（７）丸棒（１０ＩＩＩｌｌφ）
ノロウ付ケ面ヲ充分に研磨した後、めっき処理非晶質合
金薄帯をはさんで真空中、１１７０℃で３０分間の突合
せろう付を行ない、引張試験片として、引張試験を行っ
たところ、室温での引張強度は６０ｋｇ／ｍｍ”であっ
た。

比較例２ 実施例３の非晶質合金薄帯（めっき処理なし）について
、打抜性テストを行なったところ、金型寿命は８０回に
すぎなかった。

実施例４ Ｃｒ　：　１３．０％およびＰ　：　１０．０％を含有
する溶融ニッケル合金を、スリットノズルより射出して
、冷却ロール表面で急冷凝固させ、非晶質薄帯を作成し
た。得られた薄帯は、板厚４５μ園、板幅５０ｍｍであ
り、Ｘ線回折により非晶質状態を確認した。

次いで電解脱脂処理後、稀硫酸水溶液中で軽く酸洗して
から片面あたり０．５μ鞘のＮｉ　（金属）めっきを施
した。基板とめっき層の総平均合金組成はＣｒ　：　１
２．７％、Ｐ：９．８％および残余Ｎｉであり、ＢＮｉ
−７に相当する。

超硬合金製金型により打抜性テストを行なったところ、
２５００回まで金型の欠損は生じなかった。

また５ＵＳ３０４鋼の丸棒（１０１１Ｉ［ｌφ）のろう
付け面を充分に研磨した後、めっき処理非晶質合金薄帯
をはさんで真空中、９７０°Ｃで３０分間の突合せろう
付を行ない、引張試験片として、引張試験を行ったとこ
ろ、室温での引張強度は５８ｋｇ／１１１ｎ”であった
。

実施例５ Ｐ　：　１１．０％を含有する溶融ニッケル合金を、ス
リットノズルより射出して、冷却ロール表面で象、冷凝
固させ、非晶質合金薄帯を作成した。得られた薄帯は、
板厚３５μｍ、板幅２０ＩＴＩＩ１１であり、Ｘ線回折
により非晶質状態を確認した。次いで電解脱脂後、稀硫
酸水溶液中で軽く酸洗してから、ＮｉＳＯ４・６ＨｚＯ
：　２２０ｇ／　ｆ、ＮａＰＨｚＯｚ　・８２０　：０
．４ｇ／　ｌ、ＨｆｆＢＯ３：２．５ｇ／ｊ！、ＮａＣ
１：　９．５ｇ／ｊ！の電解浴中において、Ｎｉ−Ｐ合
金めっきを施した。Ｎｉ−Ｐめっき厚は片面あたり２．
５μｍで、表裏合計の膜厚は５μｍであった。基板とめ
っき層の平均合金組成はＰ：１０．１％および残余Ｎｉ
であり、ＢＮｉ−６相当品である。

超硬合金製金型により打抜性テストを行ったところ、３
２００回まで金型欠損はなかった。また５ＵＳ３０４綱
の丸棒（１０胴φ）のろう付け面を充分に研磨したのち
、めっき処理非晶質合金薄帯をはさんで、真空中９７０
°Ｃで３０分間の突合せろう付を行ない、引張試験片と
して、引張試験に供したところ、室温での引張強度は６
０ｋｇ／ｍｍ”であった。

比較例３ 実施例４の非晶質合金薄帯（めっき処理なし）について
、打抜性テストを行なったところ、金型寿命は１２０回
にすぎなかった。

実施例６ Ｍｎ　：　３４％、Ｐｄ　：　２３％を含有する溶融ニ
ッケル合金を、スリットノズルより射出して、冷却ロー
ル表面で急冷凝固させ、板幅：２０ｆｆｌＩｍ、板厚：
５０μｍの結晶質の金属薄帯を作成した。

次いで実施例１と同様の手法でＮｉめっきを施した。Ｎ
ｉめっき厚は片面当り２．５μｍで、表裏両面の合計は
５μ閑であった。基板とめっき層の総平均合金組成は、
Ｍｎ　：　３１％、Ｐｄ　：　２１％および残余Ｎｉで
あり、液相線温度は１１２０°Ｃであった。

かくして得られた薄帯に、超硬合金製金型による打抜テ
ストを行なったところ、５８００回まで金型の欠損は生
じなかった。

またＮｉ　−Ｃｒ合金を母材とし、めっき処理急冷金属
薄帯をろう材とする真空ろう付けを行なったところ、室
温でのせん断強さは３７ｋｇ／ｍｍ”であった。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱
合金のろう付けに用いて、工業的に極めて有用すなわち
ろう付け性に優れるのは言うまでもなく、打抜性および
加工性に優れしかも有機結合剤等の有害物のないろう付
け材料を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｎｉ基急冷金属薄帯の表面に、Ｎｉめっき層または
   Ｎｉを主成分とする合金めっき層を有することを特徴と
   するろう付け用Ｎｉ基金属薄帯。 ２、Ｎｉ基急冷金属薄帯が、実質的にアモルファス状態
   である特許請求の範囲第１項記載の薄帯。 ３、Ｎｉ基急冷金属薄帯とＮｉまたはＮｉ合金めっき層
   との総平均組成が、 Ｂ：１．０〜５．０ｗｔ％ Ｓｉ：２．０〜８．０ｗｔ％ を含み、残部は実質的にＮｉの組成範囲を満足する特許
   請求の範囲第２項記載の薄帯。 ４、Ｎｉ基急冷金属薄帯とＮｉまたはＮｉ合金めっき層
   との総平均組成が、 Ｂ：１．０〜６．０ｗｔ％ Ｓｉ：２．０〜１０．０ｗｔ％ Ｃｒ：１７．０〜２１．０ｗｔ％ を含み、残部は実質的にＮｉの組成範囲を満足する特許
   請求の範囲第２項記載の薄帯。 ５、Ｎｉ基急冷金属薄帯とＮｉまたはＮｉ合金めっき層
   との総平均組成が、 Ｐ：８．０〜１２．０ｗｔ％ を含み、残部は実質的にＮｉの組成範囲を満足する特許
   請求の範囲第２項記載の薄帯。 ６、Ｎｉ基急冷金属薄帯とＮｉまたはＮｉ合金めっき層
   との総平均組成が、 Ｐ：８．０〜１２．０ｗｔ％ Ｃｒ：１１．０〜１５．０ｔ％ を含み、残部は実質的にＮｉの組成範囲を満足する特許
   請求の範囲第２項記載の薄帯。 ７、ＮｉまたはＮｉ合金めっき層の厚みが、片面当り０
   ．１〜２０μｍである特許請求の範囲第１、２、３、４
   ．５または６項記載の薄帯。