JPS63313699A - 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〉 本発明は金属部品のろう付け、特にステンレス鋼および
ニッケル合金のろう付けに用いて、有用なＮｉ基ろう付
け用金属薄帯に関するもので、特にその加工性とろう付
け性とを改善したものである。

〈従来の技術〉 ろう付けは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連結させる方法であり、
一般的には相互に接合させる金属部品の融点よりも低融
点を有するろう材を金属部品間に介在させて、次にろう
材が溶融するのに十分な高温度にまで加熱した後、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−ａ的な
素材であり、ＪＩＳ（日本工業規格）にもＢＮｉ　　１
〜７まで規格がある。これらはＮｉを主成分とし、これ
にＣｒ、　ＳｉおよびＢ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
（、線や板状に直接成形するのはほとんど不可能である
０通常は粉末状態で供給され、線または板状のものは粉
末を耐熱性プラスチック剤で固化し、押し出し成形して
作られ、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に不便であり、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
状のろう材では、ろう付けの昇温過程で有機結合剤の昇
華することが望ましく、昇華後の残滓もろう付け温度以
下で完全に除去されることが必要であるけれども、現実
のろう付において、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（ことがあった。

このような有機結合剤の問題を解決したのは特開昭５７
−１０６４９５や特開昭５９−１０１２９７に提案され
ているＮｉ−Ｍ−Ｂ−Ｓｉ系（ここでｈはＦｅ、　Ｃｒ
、　Ｍｏ、　Ｃｏ等の金属元素を示す、以下同じ）の非
晶質合金薄帯の使用であり、これによって有機結合剤を
使用することな（、薄帯や線形状のろう材を供給できる
ようになった。

特開昭５７−１０６４９５および特開昭５９−１０１２
９．７は金属ｆｊｌ帯内のｒ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を提
案し、殊にガラス状態の金属がろう材に好ましいと述べ
ているが、同時に非晶質合金薄帯の問題点として、打抜
ダイスの損耗を指摘し、ｒより長いダイス寿命を助成す
るために、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できる１と記述している。しか
しながら一般的に言えば、鋳造状態のままでは靭性のあ
る非晶質合金薄帯の多（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、Ｎｉ−Ｍ−Ｂ−５ｉ系非晶質合
金の場合も例外ではない、したがってダイス寿命等、加
工性の点でＮｉ−Ｍ−ＢＳｉ系非晶非晶質のろう材には
依然として問題があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、ろう併用Ｎｉ基金属薄帯に関して、前記の間
刹点を解決し、良好なろう付け性を維持しつつ、加工性
を向上することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 本発明のろう付け用Ｎｉ基金属薄帯は、基板であるＮｉ
基急冷金属薄帯の表面に、ＮｉまたはＦｅの単独めっき
層、あるいはＮｉまたはＦｅを主成分とする合金めっき
層を付与したことを特徴とするろう付け用Ｎｉ基金属薄
帯である。

また、本発明のろう付け用Ｎｉ基金属薄帯の好ましい態
様としては、前記のめっき基板となる、Ｎｉ基急冷金属
薄帯が、実質的にアモルファス状態である薄帯であり、
さらに、他の好ましい態様としては、前記めっき層と、
前記めっき基板となる実質的にアモルファス状態である
Ｎｉ基急冷金属薄帯との平均組成が、重量％でＣｒ５〜
１８％、Ｆｅ１〜６％、８２〜５％およびＳｉ２〜６％
であり、残部実質的にＮｉと不可避的不純物である薄帯
である。

゛　　く作　用〉 本発明においてはめっき基板であるＮｉ蟇急冷金属薄帯
の表面に、基板とは異なる組成割合のめっき層を積極的
に付与するものであり、その意味で合金組成が薄帯内の
ｒすぺでの次元で均一」であるという特開昭５７−１０
６４９５および特開昭５９−１０１２９７の技術内容と
は全く立場を異にするものである。

すなわち本発明では金属薄帯の表面にＮｉ、　Ｆｅある
いはＮｉまたはＦｅを主成分とする合金めっき層が存在
することにより、打抜き等に際し、めっき層が潤滑剤と
して作用することが推察される。これによりダイスによ
る打抜き性等の加工性が向上するものと考えられる。

ところでＮｉ基急冷金属薄帯格子構造は結晶質から非晶
質状態まで広くとり得るが、実質的にアモルファス状態
である急冷金属薄帯をめっき基板とすることがより好ま
しい、その理由は、特にＳｉやＢを多量に含有するＮｉ
結晶質合金は通常極めて脆いため、薄帯状態での製造も
、圧延、切削等の加工もできないが、非晶質状態であれ
ば、靭性を有するので薄帯状態での製造ができ、またろ
う材としての使用条件に応じて幅狭の板や線などに容易
に加工できるからである。

一方、特開昭５７−１１６７９４には非晶質金属にＣｏ
のストライクメッキを行い、次にＣｕ、　Ｎｉ、あるい
はＣｒをメッキして非晶質金属薄帯を補強する方法を提
案している。

また特開昭６１−１６５２７２および特開昭６１−１６
６９８６は通常のめっき処理では非晶質金属に密着性の
良好な金属めっきを施せないので、脱脂工程−化学研摩
工程−電解活性化工程による表面活性化処理をめっき前
の必須工程として提案している。これによって通常のめ
っき処理で生じがちな非晶質金属の水素脆性を抑制し、
しかも半田性および折曲げ加工性に優れた非晶質合金薄
帯を製造できるとしている。

それに対して本発明におけるめっき処理においては、上
記の如き表面活性化処理は不要であり、金属めっきの前
処理として極めて一般的な脱脂−酸洗工程によって、充
分な密着性を有するめっき暦を得ることができる。この
ように本発明において表面活性化が不要である理由は明
確ではないが、Ｎｉ基非晶質金属薄帯をめっき基板とし
て使用しているためと推察される。

また、本発明は、Ｎｉ基急冷薄帯にＮｉまたはＦｅを単
独に、あるいはＮｉまたはＦｅを主成分とする合金をめ
っきするわけであるが、ＮｉまたはＦｅを主成分とする
合金の組成はめっき層を含むろう材の平均組成がＮｉ基
ろう材として必要な所要融点等の条件を満たす範囲で適
宜選択可能である。

ここで用いる急冷金属薄帯は、結晶質、非晶質もしくは
その混在状態のいずれであってもよいが、その合金組成
の液相線温度は１３００”Ｃ以下であることが望ましい
、　１３００℃以上のものではろう付け処理時の母材合
金の温度が上がりすぎて、母材の特性を損なう。

次に本発明はＮｉを主成分とする高温ろう材であるが、
有利な実施態様として次のものが挙げられる。すなわち
、その代表的組成は基板とめっき層の総平均組成でＣｒ
５〜１８％、Ｆｅ１〜５％、８２〜５％、Ｓｉ２〜６％
、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなる。上記は代表
的組成の１例であるが、その他Ｃ＋　Ｐ、　Ｍｎ、−等
の他の成分も含有でき、ろう付け母材の組成、所要融点
等により適宜調整できることは勿論である。

なお前述した代表的組成例における各成分含有量の限定
理由は次の通りである。

Ｃｒ量の限定はろう付け部分の耐食性改善、およびろう
材の溶融温度の兼ね合いから定めたもので、受入れられ
る耐食性を確保するためには、５％以上が必要であり、
１８％を超えると溶融温度が高すぎるので、Ｃｒ量は５
〜１８％に限定される。１〜６％程度のＦｅ量はろう材
部での適度な機械的性質の確保のために添加するのが望
ましい、ＢおよびＳｔの添加は溶融温度を下げる上で、
極めて有利であり、これがろう材の非晶質化を促すので
あって、この観点から８２〜５％およびＳｉ２〜６％に
限定される。

本発明のＮｉ基合金薄帯の作成は、成分を調整したＮｉ
基溶融合金をスリット状注湯ノズルを通して、高速回転
する銅合金製冷却ロールの直上に射出して行ったがこの
方法に限定されることはない。

次にこの合金薄帯を通常の方法で電解ａ脂した後、酸洗
しめっき処理するが、めっき厚は片面当り″０．１μｍ
以上２０μｍ以下が好ましい、０．１μｍ未満では加工
性の改善が不十分であり、一方２０μｍ超ではめっき層
の組成と基板である急冷金属薄帯の組成の平均がろう材
として好ましい組成を満足させながら、ろう付け処理時
に均質に溶解して、ろう接部分に異相を残留させないよ
うにすることが困難になり、これを完全に拡散消失させ
るためにはろう付けの熱処理に長時間を要することにな
り好ましくない。

好適めっき層としてはＮｉめっき、Ｆｅめっき、Ｎｉ−
Ｆｅ合金めっき、Ｎｉ−８合金めっき等があるけれども
、耐食性および加工性の観点からはＮｉめっきが最適で
ある。

〈実施例１〉 重量％でＣｒ　８．２％、　Ｆｅ　３．７％、　Ｓｉ５
．３％、８４．０％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、非晶質合金薄帯を作成した。板幅２０ｍ５で、板
厚は４０ｐｍであり、Ｘ線回折により非晶質状態を確認
した０次いでホメザリン温水中で電解脱脂処連部、４０
ｇ／　ｊ！の稀硫酸水溶液中で３秒間酸洗してから、Ｎ
ｉめっきを施した。用いた電解浴はＮ１５Ｏ１・６Ｈｚ
０２４０ｇ／ｆｆｉ　、　ＮｉＣ１ｘ　・６Ｍ！０４５
ｇ／ｌ　、　Ｈ３ＢＯｘ４０ｇ／　１であり、電流密度
５Ａ／ｄポでＮｉめっき膜厚は片面あたり５μｍとした
。基板とめっき層の総平均合金組成はＣｒ　６．６％、
　Ｆｅ　２．９％、　Ｓｔ　４．３％。

８３．２％および残余Ｎｉであり、ＪＩＳ規格における
ＢＮｉ　　２相当品となった。

超硬合金製金型により打抜性テストを行ったところ、４
２００回まで金型の欠損は生じなかった。またＳＵＳ　
３０４綱の丸棒（１０φ）の端面をろう付面とし充分に
研摩した後、本発明の非晶質合金薄帯をはさんで、真空
中、１１７０″Ｃで３０分間の突合せろう付けを行い、
引張試験片とした。室温での引張強度は６２ｋｇ／■８
で、ろう付け性も良好であった。

また打抜き部でのかえり高さも小さくなり、積層や、隙
間の小さい精密部品への適用も可能になった。

〈比較例１〉 実施例１の非晶質合金薄帯（めっき処理なし）について
打抜性テストを行ったところ、金型寿命は９０回であっ
た。

〈実施例２〉 重量％でＣｒ　１５．８　％、　Ｆｅ　４．４％、　Ｓ
ｉ　４．６％、８３．２％、および残余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、
高速回転する銅合金製冷却ロールの直上に射出して、非
晶質合金薄帯を作成した。板幅５０＋＋ｎ、板厚３０μ
ｍであり、Ｘ線回折により非晶質状態を確認した。また
１８０度密着曲げでも割れることはなかった０次いで実
施例１と同様の方法で、電解脱脂、酸洗し、電解浴中に
てＮｉめっきを施した。　Ｎｉめっき厚は片面当り　１
．５μｍで、表裏両面の合計は３μｍ厚であった。した
がって基板とめっき層の総平均合金組成はＣｒ　１４．
４％、　Ｆｅ　４．０％、　Ｓｔ　４．２％、　８２．
９％および残余Ｎｉであり、ＪＴＳ規格におけるＢＮｉ
−ＬＡ相当品となった。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づいて、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１２０回で
あったが、Ｎｉめっきを施した非晶質合金薄帯では３７
００回まで金型欠損を生じることなく、打抜くことがで
きた。

〈実施例３〉 重量％で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、結晶質の金属薄帯を作成した。

板幅２０ｍｍで、板厚は５０μｍであった０次いで実施
例１と同様の手法でＮｉめっきを施した。

Ｎｉめっき厚は片面当り２．５ｇｍで、表裏両面の合計
は５μｍ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となり液
相線温度は１１２０”Ｃとなった。

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ったとこ
ろ、室温でのせん断強さは３７ｋｇ／１１１１１”でろ
う付け性も良好であった。

〈実施例４〉 重量％でＣｒ　１６．０％、　Ｆｅ　１．８％、　Ｓｔ
　４．３％、８３．１％、および残余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
速回転する銅合金製冷却ロールの直上に射出して、非晶
質合金薄帯を作成した。板幅５０５ｍ、板厚３０μｍで
あり、Ｘ線回折により非晶質状態を確認した。また１８
０度密着曲げでも割れることはなかった０次いで実施例
１と同様の方法で、電解脱脂、酸洗し、スルファミン酸
第１鉄の電解浴中にてＦｅめっきを施した。　Ｆｅめっ
き厚は片面当り　０．５μｍで、表裏両面の合計は１μ
ｍ厚であった。したがって基板とめっき層の総平均合金
組成はＣｒ　１５．５％＋Ｆｅ５．０％、　Ｓｔ　４．
２％、　８３．０％および残余Ｎｉであり、ＪＩＳ規格
におけるＢＮｉ−１相当品となった。加工性のｆ１認の
ために、小型プレスを用いて打抜テストを行った。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づいて、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１００回であったが、Ｆｅ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。またＳＯＳ　３０４を母材とし、
得られた薄帯をろう材として真空ろう付けを行ったとこ
ろ、室温での引張強さは６０　ｋｇ　／　Ｉｌｍ　”で
あった。

〈実施例５〉 重量％でＣｒ　７．７％、　Ｆｅ　２．５％、　Ｓｉ　
４．１％、８３．２％、および残余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
回転する銅合金製冷却ロールの直上に射出して、非晶質
合金薄帯を作成した。板幅５０ｍ、板厚４０．ｕｍであ
り、Ｘ線回折により非晶質状態を確認した。また１８０
度密着曲げでも割れることはなかった０次いで実施例１
と同様の方法で、電解脱脂、酸洗し、Ｎ１５Ｏａ・６　
ＨｌＯ，硼酸、トリメチルボランの電解浴中にてＮ１−
Ｂ合金めっきを施した。Ｎ１−Ｂめっき厚は片面当り０
．５μｍで、表裏両面の合計は１μｍ厚であった。した
がって基板とめっき層の総平均合金組成はＣｒ　７．５
％、　Ｆｅ　２．４％、　Ｓｉ　４．０％、８３．２％
および残余Ｎｉであり、ＪＩＳ規格におけるＢＮｉ−２
相当品となった。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
までの寿命に基づいて、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、Ｎ１−Ｂめっきを施した非晶質合金薄帯では４５０
０回まで金型欠損を生じることなく、打抜くことができ
た。またＳＵＳ　３０４を母材とし、得られた薄帯をろ
う材として真゛空ろう付けを行ったところ１．室温での
引張強さは５８ｋｇ／ａｍ”であった。

〈実施例６〉 重量％でＣｒ　１７．６　％、　Ｆｅ　１．５％、　Ｓ
ｉ　４．８％、８３．７％、および残余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、
高速回転する銅合金製冷却ロールの直上に射出して、非
晶質合金薄帯を作成した。板幅５０■、板厚４５μｍで
あり、ｘ１回折により非晶質状態を確認した。また１８
０度密着曲げでも割れることはなかった０次いで実施例
１と同様の方法で、電解脱脂、酸洗し、ＮｉＳＯ４・６
　ＨｚＯ，Ｆｅ　ＳＯ４’　７８ｔＯ＋　Ｈ２ＳＯ４の
電解浴中にてＦｅ−Ｎｉ合金めっきを施した。Ｆｅ−Ｎ
ｉめっき厚は片面当り　１．５μｍで、表裏両面の合計
は３μｍ厚であった。したがって基板とめっき層の総平
均合金組成はＣｒ　１６．５％、　Ｆｅ　４．５％、　
Ｓｉ　４．５％、Ｂ３．５％および残余Ｎｉであり、Ｊ
ＩＳ規格におけるＢＮｉ−ＬＡ相当品となった。加工性
のｆｌｌｍのために、小型プレスを用いて打抜テストを
行った。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づい
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８０回であったが、Ｆｅ　−Ｎｉめっ
きを施した非晶質合金薄帯では３７００回まで金型欠損
を生じることな（、打抜くことができた。またＳＵＳ　
３０４を母材とし、得られた薄帯をろう材として真空ろ
う付けを行ったところ、室温での引張強さは６２ｋｇ／
ｍ■８であった・ 〈発明の効果〉 以上述べたように本発明の金属メッキ処理により、良好
なろう付け性を維持しつつ、打抜性等の加工性は格段と
向上し、多数枚のサンプルを打抜いたりスリットしても
ダイスや刃の損耗は顕著に軽減されるだけでなく、打抜
き部のかえり高さも小さくなり、また曲げ加工にも耐え
るから、本発明のろう材は精密部分の接合にも有利に適
用可能になる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｎｉ基急冷金属薄帯の表面に、ＮｉまたはＦｅの単
   独めっき層、あるいは、ＮｉまたはＦｅを主成分とする
   合金めっき層を付与したことを特徴とするろう付け用Ｎ
   ｉ基金属薄帯。 ２、前記Ｎｉ基急冷金属薄帯が実質的にアモルファス状
   態である特許請求範囲第１項記載のろう付け用Ｎｉ基金
   属薄帯。 ３、前記めっき層と、前記Ｎｉ基急冷薄帯との平均組成
   が、重量％で、Ｃｒ５〜１８％、Ｆｅ１〜６％、Ｂ２〜
   ５％およびＳｉ２〜６％であり残部実質的にＮｉと不可
   避的不純物である特許請求範囲第２項記載のろう付け用
   Ｎｉ基金属薄帯。