KR20220100873A - 열교환기용 저융점 니켈-망가니즈-실리콘계 납땜 필러 금속 - Google Patents
열교환기용 저융점 니켈-망가니즈-실리콘계 납땜 필러 금속 Download PDFInfo
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Abstract
니켈 부화, 망가니즈 부화, 또는 실리콘 부화 납땜 필러 합금일 수 있는 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 모금속 내로의 유해한 상당한 붕화물의 형성을 수반하지 않고 양호한 웨팅 및 전개를 나타내면서 DSC(Differential Scanning Calorimetry)에 의해 결정된 바와 같은 예상외로 좁은 용융 온도 범위, 낮은 고상선 온도 및 낮은 액상선 온도를 가지며, 저온에서 납땜될 수 있다. 니켈 부화 합금은 58 중량% 내지 70 중량%의 니켈을 함유하고, 망가니즈 부화 합금은 55 중량% 내지 62 중량%의 망가니즈를 함유하고, 실리콘 부화 합금은 25 중량% 내지 29 중량%의 실리콘을 함유한다. 부분적으로 니켈을 대체하기 위하여 붕소를 포함하거나 포함하지 않는 구리는 융점을 실질적으로 상승시키거나 또는 융점을 저하시키지 않고 사용될 수 있다. 납땜 필러 합금은 박벽의 항공용 열교환기 및 기타 열교환기의 고온 조건에 견디기에 충분한 납땜성을 갖는다.
Description
관련 출원의 상호 참조
이 국제출원은 2019년 11월 26일에 출원된 미국 가출원 제 62/940,533 호의 이익을 주장하며, 이것의 개시내용은 원용에 의해 그 전체가 본원에 명확하게 포함된다.
본 발명은 저융점 니켈-망가니즈-실리콘계 납땜 필러 금속(braze filler metal)에 관한 것이다. 납땜 필러 금속 또는 합금은 분말, 비정질 포일, 분무된 분말, 페이스트, 테이프, 또는 소결된 프리폼의 형태일 수 있고, 분무 용도를 위한 바인더를 이용한 분말 분무 코팅 및 스크린 인쇄 페이스트에서 사용될 수 있다. 납땜 필러 금속은 열교환기의 납땜용으로 또는 항공 산업에서 사용되는 박벽 열교환기, 에어컨용 열교환기 등의 열교환기의 제조에서 사용될 수 있다.
니켈계 필러 금속은 스테인리스강, 합금강, 탄소강 및 니켈계 초합금 등의 모금속의 납땜에 사용되어 왔다. Ni-Cu-Mn-Si 납땜 합금은 항공우주 산업용 열교환기의 제조에 널리 사용된다. 이 목적에서 가장 잘 알려진 필러 금속은 미국 용접 협회(American Welding Society; AWS)에 의해 BNi-8로서 정의되어 있다. AWS 납땜 핸드북(제 5 판. 2007년, 3 장, 86 쪽)에 따르면, BNi-8은 62.5 중량% 내지 68.5 중량%의 Ni, 21.5 중량% 내지 24.5 중량%의 Mn, 6.0 중량% 내지 8.0 중량%의 Si, 및 4.0 중량% 내지 5.0 중량%의 Cu의 조성을 가지며, 중량%의 합계는 100%이다. Oerlikon Metco AMDRY 930 등의 종래의 AWS 사양의 BNi-8 유형의 필러 금속은 박벽의 플레이트 열교환기의 납땜용으로 항공우주 산업에서 널리 사용된다. Amdry 930은 잔부의 Ni, 24 중량%의 Mn, 7.0 중량%의 Si, 및 5 중량%의 Cu의 공칭 조성을 가지며, 중량%의 합계는 100%이다. Amdry 930은 붕소를 함유하지 않으며, 1,033℃의 고상선 및 1049℃의 액상선을 갖는다.
다량의 붕소(2.75 내지 3.5 중량%의 범위)를 함유하는 여러 가지 다른 납땜 필러 금속, 예를 들면, BNi-1, 1a, 2, 3, 9, 및 13은 Amdry 930에 필적하는 원하는 융점을 가지지만, 모금속 내로의 붕소의 확산에 기인하는 침식의 문제 및 강도 저하의 가능성이 있으므로 박벽 열교환기의 납땜용으로 부적합하다. 예를 들면, AWS 납땜 핸드북에 따르면, BNi-2는 62.5 중량% 내지 68.5 중량%의 Ni, 6.0 중량% 내지 8.0 중량%의 Cr, 4.0 중량% 내지 5.0중량%의 Si, 2.5 중량% 내지 3.5 중량%의 Fe, 및 2.75 중량% 내지 3.5 중량%의 B의 조성을 가지며, 중량%의 합계는 100%이다. 따라서, 다량의 붕소(1 중량%를 초과)는 강도의 관점에서 바람직하지 않다.
붕소를 함유하지 않는 시판의 니켈 부화 납땜 합금에는 AMDRY 930(잔부의 Ni, 24 중량%의 Mn, 7.0 중량%의 Si, 및 5 중량%의 Cu), AMDRY 9301(잔부의 Ni, 23 중량%의 Mn, 7.0 중량%의 Si, 및 4.5 중량%의 Cu), AMDRY 9300B(잔부의 Ni, 22.5 중량%의 Mn, 7.0 중량%의 Si, 및 4.75 중량%의 Cu)가 포함된다.
붕소를 함유하지 않는 시판의 망가니즈 부화 납땜 합금에는 1,035℃ 내지 1,080℃의 용융 범위를 갖는, 24.0 중량% 내지 26.0 중량%의 Ni, 4.5 중량% 내지 5.5 중량%의 Cr, 및 68.5 중량% 내지 71.5 중량%의 Mn(http://www.atmcn.com/index.php?a=shows&catid=838&id=2555)의 조성을 갖는 Advanced Technology & Materials Co., Ltd.(AT&M)의 AT-MN70NiCr이 포함된다. 붕소를 함유하는 시판의 망가니즈 부화 납땜 합금은 966℃ 내지 1024℃ 고상선-액상선 범위를 갖는, 66 중량%의 Mn, 16 중량%의 Ni, 16 중량%의 Co, 및 0.80 중량%의 B(https://www.sae.org/standards/content/ams4780)의 조성을 갖는 SAE MOBILUS's AMS 4780이다.
그럼에도 불구하고, Ni-Cu-Mn-Si 합금 시스템 내에서 BNi-8 유형의 조성과 비교하여 저융점을 가지며, 박벽의 열교환기의 납땜용으로 사용될 수 있고, 모금속의 침식 또는 강도 저하를 유발하지 않는 납땜 필러 금속을 찾아내기 위한 강한 바램이 있다.
대조적으로, 위의 문제를 극복하기 위해, 본 발명은 구리의 제어된 첨가 및 소량의 붕소와의 마이크로 합금화에 의해 추가의 개선을 수반하는 Ni-Mn-Si 3원계의 진정한 공정점의 주위의 조성을 제공한다. 본 발명의 조성은 항공우주 산업용으로 제조된 열교환기 등의 얇은 시트의 금속을 갖는 열교환기를 상당히 저온에서 납땜할 수 있도록 BNi-8 유형에 비해 상당히 저융점을 갖는다. 본 발명의 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은, 모금속 내로의 붕소 확산의 악영향을 수반하지 않고, 양호한 웨팅(wetting) 및 양호한 전개를 나타내면서, DSC(Differential Scanning Calorimetry)에 의해 결정된 용융 프로파일 내에 2 개의 상 또는 피크가 존재하는 경우에도 예상외로 좁은 용융 온도 범위, 낮은 고상선 온도, 및 낮은 액상선 온도를 갖는다. 붕소 또는 붕화물 형성의 단점을 피하기 위해 붕소가 전혀 사용되지 않거나 극소량 사용된다. 납땜 필러 금속 또는 합금은 분말, 비정질 포일, 분무된 분말, 페이스트, 테이프, 또는 소결된 프리폼의 형태일 수 있고, 분무 용도를 위한 바인더를 이용한 분말 분무 코팅 및 스크린 인쇄 페이스트에서 사용될 수 있다. 이 납땜 필러 금속은 열교환기의 납땜용으로, 또는 박벽의 항공용 열교환기 및 에어컨 열교환기 등의 열교환기의 생산에서, 그리고 열교환기용으로 사용될 수 있다. 또한, 납땜은 모금속 상에서 필러 금속의 신속한 용융을 달성하면서 저온에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 니켈 부화, 망가니즈 부화, 또는 실리콘 부화 납땜 필러 합금 또는 금속일 수 있다. Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 1060℃ 미만의 액상선 온도를 갖는 예상외의 저융점 및 85℃ 미만의 좁은 용융 범위를 제공하며, 붕소는 전혀 포함되지 않거나 극소량 포함된다. 본 발명의 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 니켈, 망가니즈, 및 실리콘, 그리고 바람직하게는 구리를 포함한다. 극소량의 붕소를 함유하는 마이크로 합금화는 선택적으로 납땜성을 더 개선하기 위해, 그리고 유해한 취성 및 모금속 내로의 붕소 확산에 의해 유발되는 침식을 수반함이 없이 융점을 저감하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은:
A) 니켈 부화 납땜 필러 합금 - 상기 니켈 부화 납땜 필러 합금은
a) 58 중량% 내지 70 중량%의 니켈,
b) 26 중량% 내지 29 중량%의 망가니즈,
c) 6 중량% 내지 8 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 7 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 니켈 부화 납땜 필러 합금은:
1,040 ℃ 이하인 고상선 온도,
1,060 ℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 100 ℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 가짐 -, 또는
B) 망가니즈 부화 합금 - 상기 망가니즈 부화 합금은
a) 30 중량% 내지 45 중량%의 니켈,
b) 55 중량% 내지 65 중량%의 망가니즈,
c) 1 중량% 내지 5% 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 7 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 망가니즈 부화 납땜 필러 합금은:
990℃ 이하인 고상선 온도,
1,000℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 50℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 가짐 -, 또는
C) 실리콘 부화 합금 - 상기 실리콘 부화 합금은
a) 50 중량% 내지 65 중량%의 니켈,
b) 8 중량% 내지 15 중량%의 망가니즈,
c) 25 중량% 내지 29 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 8 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 실리콘 부화 납땜 필러 합금은:
930℃ 이하인 고상선 온도,
960℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 85℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 갖는다.
본 발명의 양태에서, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 니켈, 망가니즈, 및 실리콘의 3원계이다. Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 a) 니켈 부화 3원 납땜 필러 합금 또는 금속 Ni-Mn-Si, 또는 b) 망가니즈 부화 3원 납땜 필러 합금 또는 금속 Ni-Mn-Si, 또는 c) 실리콘 부화 납땜 필러 합금 또는 금속 Ni-Mn-Si일 수 있다. 3원 Ni-Mn-Si 합금 또는 금속은 고상선 온도와 액상선 온도가 동일한 공정 조성(eutectic composition)의 용융 거동에 접근하는, 예를 들면, 25℃ 이하의 매우 좁은 용융 범위를 갖는다.
본 발명의 양태에서, 납땜 필러 금속 또는 합금은 분말, 비정질 포일, 무화 분말(atomized powder), 페이스트, 테이프, 또는 소결된 프리폼의 형태일 수 있다.
납땜 필러 금속 또는 합금은 분무 용도의 바인더를 이용한 분말 분사 코팅 및 스크린 인쇄 페이스트에서 사용될 수 있다.
본 발명의 양태에서, 납땜 필러 금속 또는 합금은 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 금속 또는 합금을 사용하여 열교환기를 납땜함으로써 열교환기의 수리용으로 또는 열교환기의 제조에 사용될 수 있다. 납땜 필러 합금 또는 금속은 박벽의 항공용 열교환기 및 에어컨 열교환기 등의 열교환기의 납땜 또는 제조에 사용될 수 있다.
첨부한 도면에 의해 본 발명을 더 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시례 1의 3원 66.6Ni26.6Mn6.8Si 니켈 부화 납땜 필러 합금의 18℃의 좁은 용융 범위, 고상선 온도 및 액상선 온도를 갖는 거의 진정한 공정 용융 거동을 예시하는 가열 및 냉각 사이클 에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 2는 구리를 함유하지만 붕소는 함유하지 않는 니켈 부화 Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금인 본 발명의 실시례 2의 60.9Ni26.5Mn6.8Si5.9Cu의 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 3은 본 발명의 실시례 6의 3원 39.5Ni58.0Mn2.5Si 망가니즈 부화 납땜 필러 합금의 16℃의 좁은 용융 범위, 고상선 온도 및 액상선 온도를 갖는 거의 진정한 공정 용융 거동을 예시하는 가열 및 냉각 사이클 에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 4는 구리를 함유하지만 붕소는 함유하지 않는 망가니즈 부화 Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금인 본 발명의 실시례 2의 34.0Ni57.7Mn2.5Si5.8Cu, 의 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 5는 본 발명의 실시례 9의 3원 62.3Ni11.0Mn26.7Si 실리콘 부화 납땜 필러 합금의 19℃의 좁은 용융 범위, 고상선 온도 및 액상선 온도를 갖는 거의 진정한 공정 용융 거동을 예시하는 가열 및 냉각 사이클 에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 2는 구리를 함유하지만 붕소는 함유하지 않는 니켈 부화 Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금인 본 발명의 실시례 2의 60.9Ni26.5Mn6.8Si5.9Cu의 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 3은 본 발명의 실시례 6의 3원 39.5Ni58.0Mn2.5Si 망가니즈 부화 납땜 필러 합금의 16℃의 좁은 용융 범위, 고상선 온도 및 액상선 온도를 갖는 거의 진정한 공정 용융 거동을 예시하는 가열 및 냉각 사이클 에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 4는 구리를 함유하지만 붕소는 함유하지 않는 망가니즈 부화 Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금인 본 발명의 실시례 2의 34.0Ni57.7Mn2.5Si5.8Cu, 의 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
도 5는 본 발명의 실시례 9의 3원 62.3Ni11.0Mn26.7Si 실리콘 부화 납땜 필러 합금의 19℃의 좁은 용융 범위, 고상선 온도 및 액상선 온도를 갖는 거의 진정한 공정 용융 거동을 예시하는 가열 및 냉각 사이클 에서 단일의 피크를 나타내는 DSC 곡선이다.
합금은 고상선이라고 부르는 하나의 온도에서 용융하기 시작하고, 2번째로 높은 온도인 액상선에 도달할 때까지 완전히 용융하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 경우, 고상선은 합금이 고체인 최고 온도이고, 여기서 용융이 시작된다. 본 명세서에서 사용되는 경우, 액상선은 합금이 완전히 용융되는 온도이다. 고상선과 액상선 사이의 온도에서 합금은 부분적 고체 및 부분적 액체이다. 본 명세서에서 사용되는 경우, 고상선과 액상선 사이의 차이를 용융 범위라고 부른다. 본 명세서에서 사용되는 경우, 납땜 온도는 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금을 사용하여 납땜 접합을 형성하는 온도이다. 이것은 액상선 이상의 온도이지만 납땜이 적용되는 모금속의 융점보다 낮은 것이 바람직하다. 납땜 온도는 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금의 액상선 온도보다 25℃ 내지 50℃ 더 높은 것이 바람직하다.
용융 범위는 합금이 어느 정도의 속도로 용융되는지에 관한 유용한 지표이다. 좁은 용융 범위를 갖는 합금은 더 신속하게 유동하며, 저온에서 용융하면 더 신속한 납땜 시간 및 생산성 증가를 제공한다. 좁은 용융 범위의 합금은 일반적으로 모금속 부품이 상당히 좁은 간극, 예를 들면, 0.002"를 갖는 것을 가능하게 한다.
필러 금속이 부분적 액체 또는 부분적 고체인 고상선과 액상선 사이의 용융 범위가 넓은 합금은 넓은 간극의 충전용으로 또는 완성된 접합부의 "캐핑(capping)"용으로 적합할 수 있다. 그러나, 간극을 채우는 데 도움이 되지만 넓은 용융 범위를 천천히 가열하면 역편석(liquation)이라는 현상이 발생할 수 있다. 가열 사이클이 길면 먼저 저융점 성분이 분리되어 흐르고, 고융점 성분은 잔류하는 일부의 원소의 분리가 발생할 수 있다. 부품을 납땜 온도에 도달시키기 위해 필요한 가열 시간이 길어지면 역편석이 촉진될 수 있으므로 노 납땜(furnace brazing)에서는 역편석이 문제가 되는 경우가 많다. 이러한 용도에서는 좁은 용융 범위를 갖는 필러 금속이 선호된다.
여기서 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금의 고상선 온도, 액상선 온도, 및 용융 범위는 NIST 실천 가이드(Boettinger, W. J. et al, "DTA and Heat-flux DSC Measurements of Alloy Melting and Freezing" National Institute of Standards and Technology, special Publication 960-15, November 2006)에 따라 DSC에 의해 결정되며, 이 실천 가이드의 개시 내용은 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함된다. 이 결정 시에, 개별 금속 재료를 혼합 및 용융하여 합금을 형성하고, 얻어진 합금을 고화시키고, 고화된 합금을 분쇄하여 분말 합금을 형성하고, 분말 합금을 DSC 분석한다. 액상선 온도 및 고상선 온도는 제 2 가열 프로파일에 의해 결정되고, 이로 인해 합금은 도가니의 형상에 더 잘 일치하고, 예를 들면, NIST 실천 가이드의 12쪽에 표시되어 있는 바와 같이 보다 정확하게 결정된다. DSC 분석은 700℃ 내지 1,100℃, 또는 액상선 온도를 초과하기 위해 필요한 더 높은 온도까지 10℃/분 가열 속도로 Netzsch의 STA-449 DSC(Proteus Software)를 사용하여 수행된다. 실온으로부터 700℃까지, 시차 주사 열량계(differential scanning calorimeter)는 통상 약 20 분 또는 약 35℃/분 걸리는 보다 신속한 프로그래밍된 속도로 가열한다. DSC 분석을 위해 사용되는 액상선 온도를 초과하는 온도로부터 다시 실온으로의 냉각 속도도 10℃/분이지만, 다른 냉각 속도를 사용할 수도 있다.
본 발명은 저융점 및 1060℃ 미만, 바람직하게는 1040℃ 미만의 액상선 온도를 갖는 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 금속 또는 합금을 제공한다. 이것은 모금속의 상당한 침식을 초래할 수 있는 다량의 붕소를 함유하지 않는다. 납땜 필러 금속 또는 합금은 박벽의 항공용 열교환기 및 에어컨 열교환기 등과 같이, 예를 들면, 얇은 모금속의 납땜이 필요한 열교환기 및 기타 기구의 납땜에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, Ni-Mn-Si 3원계의 진정한 공정점에 있는 또는 이것에 매우 근접하는 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 금속 또는 합금이 제공되며, 공정점은 순수 원소 또는 화합물에 대한 용융 및 응고가 어떤 범위에 걸쳐서 일어나지 않고 단일의 온도에서 일어나는 온도이다. Ni-Mn-Si 3원계는 Ni 부화 Ni-Mn-Si 3원계, Mn 부화 Ni-Mn-Si 3원계, 그리고 Si 부화 Ni-Mn-Si 3원계의 3 개의 진정한 공정을 가지는 것으로 생각된다. Ni-Mn-Si 계의 진정한 3원 공정점은 이 진정한 3원 공정점이 도달하는 데에 수일이 걸릴 수 있는 평형 조건을 사용하여 결정되어야 하므로 결정하기가 어렵다. 본 발명의 일 양태에서, Ni 부화 Ni-Mn-Si 3원계, Mn 부화 Ni-Mn-Si 3원계, 및 Si 부화 Ni-Mn-Si 3원계의 각각에 대한 최저 융점의 3원 공정점을 결정한 후에, 또는, 예를 들면, DSC 곡선의 단일의 피크 또는 매우 좁은 용융 범위에 의해 입증되는 바와 같이 합리적으로 가능한 한 근접해 있는 경우에, 융점의 실질적 증가 또는 감소를 수반함이 없이 니켈을 부분적으로 대체하기 위해 붕소를 함유하거나 함유하지 않은 상태로 구리의 제어된 첨가를 사용하여 조성의 조정이 이루어진다.
실리콘은 용융 온도를 저하시키고, 붕소처럼 모금속 내로 쉽게 확산될 수 없다. 그러나, 실리콘이 너무 많이 포함되면 취성 및 용융 온도를 증가시킬 수 있다. 니켈은 기계적 강도 및 내식성의 둘 모두를 향상시킨다. 구리는 웨팅 및 용융 금속의 흐름 특성을 향상시킨다. 망가니즈는 용융 온도 억제제로서 작용한다. 소량의 붕소를 사용한 마이크로 합금화는 모금속 내에 상당한 붕화물의 형성의 악영향 없이 납땜성 및 융점을 더욱 개선할 수 있게 한다.
Ni-Mn-Si계 납땜 필러 금속 또는 합금의 용융 범위를 좁히기 위해 고상선 온도 및 액상선 온도를 저감시키면 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 최소인 공정 조성과 더욱 유사하게 거동하는 조성이 제공된다. 용융 범위가 좁아지면, 본 발명의 실시형태에서, 웨팅 및 전개 능력이 양호한, 1060℃ 이하, 바람직하게는 1040℃ 이하, 더 바람직하게는 1020℃ 이하, 가장 바람직하게는 1,000℃ 이하의 액상선 온도를 갖는 합금이 제공된다.
본 발명의 실시형태에서, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 금속 또는 합금은 다음을 보여준다:
DSC(Differential Scanning Calorimetry)에 의해 결정되는 바와 같은 용융 프로파일 내에 2 개의 상 또는 2 개의 피크가 존재하는 경우에도,
1. 100℃ 이하, 예를 들면, 85℃ 이하, 바람직하게는 50℃ 이하, 더 바람직하게는 25℃ 이하의 좁은 용융 온도 범위, 및/또는
2. 1,040℃ 이하, 바람직하게는 1,030℃ 이하, 더 바람직하게는 1,000℃, 가장 바람직하게는 950℃ 이하의 낮은 고상선 온도, 및/또는
3. 1,060℃ 이하, 바람직하게는 1040℃ 이하, 더 바람직하게는 1020℃ 이하, 가장 바람직하게는 1000℃ 이하의 낮은 액상선 온도.
니켈 부화 납땜 필러 합금
본 발명의 실시형태에서, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 58 중량% 내지 70 중량%의 니켈,
b) 26 중량% 내지 29 중량%의 망가니즈,
c) 6 중량% 내지 8% 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 7 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이다.
니켈 부화 납땜 필러 합금은 다음 중 적어도 하나를 갖는다:
1. 1,040 ℃ 이하인 고상선 온도,
2. 1,060 ℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 100 ℃ 이하인 용융 범위.
본 발명의 일 양태에 있어서, Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금은 니켈 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si이고, 여기서: a) 니켈의 양은 64 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게는 66 중량% 내지 68 중량%, 더 바람직하게는 66 중량% 내지 67 중량%이고, b) 망가니즈의 양은 26 중량% 내지 29 중량%, 바람직하게는 26 중량% 내지 27 중량%, 더 바람직하게는 26.3 중량% 내지 26.9 중량%이고, c) 실리콘의 양은 6 중량% 내지 8 중량%, 바람직하게는 6.5 중량% 내지 7.5 중량%, 더 바람직하게는 6.6 중량% 내지 6.9 중량%이고, [a)+b)+c)]의 백분율의 합계는 100 중량%이다. 또한, 니켈 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si은 다음 중 적어도 하나를 갖는다:
1. 1,040℃ 이하인 고상선 온도, 또는
2. 1,060℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 40℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하인 용융 범위.
본 발명의 다른 양태에서, 구리가 붕소의 함유 여부와 무관하게 니켈, 망가니즈 및 실리콘과 함께 포함될 수 있는 경우, 니켈 부화 납땜 필러 합금은:
a) 58 중량% 내지 70 중량%, 바람직하게는 58 중량% 내지 62 중량%, 더 바람직하게는 58 중량% 내지 61.5 중량%의 니켈,
b) 26 중량% 내지 29 중량%, 바람직하게는 26.5 중량% 내지 27.5 중량%의 망가니즈,
C) 6 중량% 내지 8 중량%, 바람직하게는 6.6 중량% 내지 7.2 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 7 중량%, 바람직하게는 0 중량% 초과 내지 7 중량% 이하, 바람직하게는 4 중량% 내지 6 중량%, 더 바람직하게는 4.3 중량% 내지 5.9 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%, 바람직하게는 0 중량% 초과 내지 1 중량% 미만, 바람직하게는 0.1중량% 내지 0.7 중량%, 더 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.5중량%의 붕소를 함유하며,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이다.
붕소를 함유하지 않고 구리를 함유하는 니켈 부화 납땜 필러 합금은 1060℃ 미만, 바람직하게는 1040℃ 미만의 액상선 온도를 가질 수 있고, 다음 중 적어도 하나를 갖는다:
1. 1,040℃ 이하, 바람직하게는 1,030℃ 이하, 더 바람직하게는 1,025℃ 이하인 고상선 온도, 또는
2. 1,060℃ 이하, 바람직하게는 1,045℃ 이하, 더 바람직하게는 1040℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 40℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하인 용융 범위.
붕소를 함유하고 구리를 함유하는 니켈 부화 납땜 필러 합금은 다음 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
1. 1000℃ 이하, 바람직하게는 950℃ 이하, 가장 바람직하게는 920℃ 이하인 고상선 온도, 또는
2. 1030℃ 이하, 바람직하게는 1,010℃ 이하, 더 바람직하게는 1,000℃ 이하, 가장 바람직하게는 980℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 85℃ 이하, 바람직하게는 65℃ 이하, 더 바람직하게는 35℃ 이하인 용융 범위.
망가니즈 부화 납땜 필러 합금
본 발명의 실시형태에서, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 30 중량% 내지 45 중량%, 바람직하게는 32 중량% 내지 41 중량%의 니켈,
b) 55 중량% 내지 62 중량%, 바람직하게는 57 중량% 내지 60 중량%의 망가니즈,
c) 1 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 4 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 7 중량%, 바람직하게는 0 중량% 초과 내지 7 중량% 이하, 바람직하게는 4 중량% 내지 6.5 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%, 바람직하게는 0 중량% 초과 내지 1 중량% 미만, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.7 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이다.
망가니즈 부화 납땜 필러 합금은 다음 중 적어도 하나를 갖는다:
1. 990℃ 이하, 바람직하게는 980℃ 이하, 더 바람직하게는 950℃ 이하, 가장 바람직하게는 925℃ 이하인 고상선 온도,
2. 1,000℃ 이하, 바람직하게는 980℃ 이하, 더 바람직하게는 950℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 35℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하인 용융 범위.
본 발명의 일 양태에 있어서, Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si이고, 여기서: a) 니켈의 양은 36 중량% 내지 42 중량%이고, b) 망가니즈의 양은 56 중량% 내지 62 중량%이고, c) 실리콘의 양은 1 중량% 내지 4 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 4 중량%이고, [a)+b)+c)]의 백분율의 합계는 100 중량%이다.
또한, 망가니즈 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si은 다음 중 적어도 하나를 갖는다:
1. 990℃ 이하, 바람직하게는 980℃ 이하인 고상선 온도,
2. 1,000℃ 이하, 바람직하게는 995℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 30℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하인 용융 범위.
실리콘 부화 납땜 필러 합금
본 발명의 실시형태에서, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 실리콘 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 50 중량% 내지 65 중량%, 바람직하게는 53 중량% 내지 63 중량%, 더 바람직하게는 55 중량% 내지 63중량%의 니켈,
b) 8 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 12 중량%의 망가니즈,
c) 25 중량% 내지 29 중량%, 바람직하게는 25 중량% 내지 28 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 8 중량%, 바람직하게는 0 중량% 초과 내지 8 중량% 이하, 바람직하게는 2 중량% 내지 8 중량%, 더 바람직하게는 3 중량% 내지 7 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%, 바람직하게는 0 중량% 초과 내지 1 중량% 미만, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.7 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이다.
실리콘 부화 납땜 필러 합금은 다음 중 적어도 하나를 갖는다:
1. 930℃ 이하, 바람직하게는 920℃ 이하, 더 바람직하게는 900℃ 이하인 고상선 온도,
2. 960℃ 이하, 바람직하게는 940℃ 이하, 더 바람직하게는 925℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 85℃ 이하, 바람직하게는 50℃ 이하인 용융 범위.
본 발명의 일 양태에 있어서, Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금은 실리콘 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si이고, 여기서: a) 니켈의 양은 59 중량% 내지 65 중량%이고, b) 망가니즈의 양은 8 중량% 내지 14 중량%이고, c) 실리콘의 양은 25 중량% 내지 29 중량%이고, [a)+b)+c)]의 백분율의 합계는 100 중량%이다.
또한, 실리콘 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si은 다음 중 적어도 하나를 갖는다:
1. 930℃ 이하, 바람직하게는 920℃ 이하인 고상선 온도,
2. 960℃ 이하, 바람직하게는 940℃ 이하인 액상선 온도, 또는
3. 고상선 온도와 액상선 온도 사이의 차이가 40℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하인 용융 범위.
본 발명의 실시형태에서, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 분말, 비정질 포일, 무화 분말, 분말을 기반으로 하는 페이스트, 분말을 기반으로 하는 테이프, 소결된 프리폼, 바이더를 사용하는 분말 분사 코팅, 또는 스크린 인쇄 페이스트의 형태로 제조될 수 있다. Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 분사에 의해 또는 스크린 인쇄에 의해 적용될 수 있다.
본 발명의 추가의 양태에서, 1060℃, 1040℃, 1020℃, 및 1000℃ 미만의 액상선 온도를 갖는 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속으로 열교환기를 납땜함으로써 열교환기를 제조 또는 수리하기 위한 방법이 제공된다.
Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속은 납땜 필러 합금 또는 금속을 생산하기 위한 종래의 방법을 사용하여 제조된다. 예를 들면, 본 기술분야에서 전통적인 바와 같이, 올바른 비율의 모든 원소 또는 금속을 함께 혼합 및 용융시켜 화학적으로 균질인 합금을 형성할 수 있고, 이것은 화학적으로 균질인 합금 분말로 무화된다. Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속의 입자 크기는 사용되는 납땜 방법에 의존할 수 있다. 주어진 납땜 방법에서 전통적으로 사용되는 전통적인 입자 크기 분포는 본 발명의 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속에서 사용될 수 있다.
Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속을 사용하여 납땜되는 모금속은 납땜을 필요로 하는 임의의 알려져 있는 또는 종래의 재료 또는 물품일 수 있다. 모금속의 비제한적 예에는, 예를 들면, 박벽의 항공용 열교환기 및 에어컨 열교환기 등 얇은 모금속의 납땜을 필요하는 열교환기 및 기타 장치의 제조에서 사용되는 합금 또는 초합금이 포함된다. 본 발명의 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속으로 납땜될 수 있는 알려져 있는 종래의 모금속의 다른 비제한적 예에는 탄소강 및 저합금강, 니켈 및 니켈계 초합금, 스테인리스강 및 공구강이 포함된다.
본 발명은 다음의 비제한적인 실시례에 의해 더욱 설명되며, 여기서 모든 부분, 백분율, 비율, 및 비는 중량을 기준으로 하며, 모든 온도는 ℃이고, 모든 압력은 특히 명시되지 않는 한 대기압이다.
실시례
실시례 1 내지 실시례 11은 Cu만을 첨가한 그리고 Cu 및 B만을 첨가한 Ni-Mn-Si 3원계에 기초한 본 발명의 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속에 관한 것이다. 실시례 1 내지 실시례 5는 니켈 부화 납땜 필러 합금에 관한 것이고, 실시례 6 내지 실시례 8은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금에 관한 것이고, 실시례 9 내지 실시례 11은 실리콘 부화 납땜 필러 합금에 관한 것이다. 비교례 1은 B를 함유하지 않는 Ni-Mn-Si-Cu 니켈계 납땜 필러 합금인 BNi-8 유형 니켈계 납땜 필러 합금인 Amdry 930에 관한 것이다. 비교례 2 및 비교례 3은 실리콘 또는 구리를 함유하지 않으나 Cr 또는 Co 및 B를 함유하는 망가니즈 부화 납땜 필러 합금에 관한 것이다. 본 발명의 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 또는 금속(실시례 1 내지 실시례 11) 및 비교되는 Ni계 및 Mn계 납땜 필러 합금 또는 금속(비교례 1 내지 비교례 3)의 조성, 10℃/분의 가열 속도 및 냉각 속도를 사용하여 Netzsch의 STA 449(DSC)를 사용하여 모두 DSC에 의해 동일한 방식으로 결정되는 이들의 고상선 온도, 액상선 온도 및 용융 범위는 표 1에 표시되어 있다:
| 표 1: 저융점 Ni-Mn-Si(Cu, B) 합금의 용융 온도 | |||||||||||
| 실시례 번호 | 조성 (중량%) | 융점(℃) | 용융 범위 (℃) |
||||||||
| Ni | Mn | Si | Cu | B | Cr | Co | 고상선 | 액상선 | |||
| Ni 부화 | (1) | 66.6 | 26.6 | 6.8 | - | - | - | - | 1038 | 1056 | 18 |
| (2) | 60.9 | 26.5 | 6.8 | 5.9 | - | - | - | 1025 | 1039 | 14 | |
| (3) | 61.1 | 27.1 | 6.9 | 4.8 | 0.1 | - | - | 975 | 1009 | 34 | |
| (4) | 60.9 | 27.1 | 6.9 | 4.8 | 0.3 | - | - | 906 | 990 | 84 | |
| (5) | 60.7 | 27.1 | 6.9 | 4.8 | 0.5 | - | - | 916 | 978 | 62 | |
| Mn 부화 | (6) | 39.5 | 58.0 | 2.5 | - | - | - | - | 977 | 993 | 16 |
| (7) | 34.0 | 57.7 | 2.5 | 5.8 | - | - | - | 948 | 966 | 18 | |
| (8) | 32.1 | 59.0 | 2.6 | 5.9 | 0.5 | - | - | 910 | 931 | 21 | |
| Si 부화 | (9) | 62.3 | 11.0 | 26.7 | - | - | - | - | 915 | 934 | 19 |
| (10) | 55.6 | 10.9 | 26.6 | 7.0 | - | - | - | 880 | 947 | 67 | |
| (11) | 56.0 | 11.0 | 25.5 | 7.1 | 0.5 | - | - | 870 | 906 | 36 | |
| 비교례 1 Amdry 930 (BNi-8 유형) |
64.0 | 24.0 | 7.0 | 5.0 | - | - | - | 1033 | 1049 | 16 | |
| 비교례 2 ATM's AT-MN70NiCr |
24.0 내지 26.0 | 68.5 내지 71.5 | - | - | - | 4.5 내지 5.5 | - | 1035 | 1080 | 45 | |
| 비교례 3 SAE MOBILUS AMS 4780 |
16 | 66 | - | - | 0.80 | -- | 16 | 966 | 1024 | 58 | |
실시례 1은 본 발명의 3원 66.6Ni26.6Mn6.8Si6.8 니켈 부화 납땜 필러 합금이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실시례 1의 3원 합금에 대한 DSC 곡선은 18℃의 좁은 용융 범위, 및 1,038℃의 고상선 온도 및 1,056℃의 액상선 온도를 갖는 진정한 공정 용융 거동에 근접한 것을 나타내는 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타낸다. 표 1에 열거된 데이터는 구리를 함유하는 니켈계 납땜 합금인 비교례 1의 Amdry 930의 1033℃의 고상선 온도, 1049℃의 액상선 온도, 및 16℃의 용융 범위에 비교하여 약간 더 높은 고상선 온도, 액상선 온도 및 약간 더 높은 용융 범위를 갖는 구리 또는 붕소를 함유하지 않는 본 발명의 3원 66.6Ni26.6Mn6.8Si 니켈 부화 납땜 필러 합금을 보여준다. 실시례 2에서, 구리가 실시례 1의 3원 니켈 부화 납땜 필러 합금 중의 니켈의 일부를 대체하여 붕소를 함유하지 않는 본 발명의 60.9Ni26.5Mn6.8Si5.9Cu 니켈 부화 납땜 필러 합금을 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, DSC 곡선은 구리를 함유하지만 붕소는 함유하지 않는 니켈 부화 Ni-Mn-Si 납땜 필러 합금인 본 발명의 실시례 2의 60.9Ni26.5Mn6.8Si5.9Cu에 대한 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타낸다. 도 2 및 표 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 실시례 2의 니켈 부화 납땜 필러 합금은 14℃의 좁은 용융 범위, 1,025℃의 고상선 온도, 및 1,039℃의 액상선 온도를 나타내며, 이들 각각은 비교례 1의 Amdry 930의 1033℃의 고상선 온도, 1049℃의 액상선 온도, 및 16℃의 용융 범위보다 예상외로 더 낮다.
실시례 3 내지 실시례 5에서, 구리 및 극소량의 붕소가 실시례 1의 3원 니켈 부화 납땜 필러 합금 중의 니켈의 일부를 대체하여 본 발명의 니켈 부화 납땜 필러 합금의 용융 범위를 증가와 함께 고상선 온도 및 액상선 온도를 실질적으로 더 낮춘다. 표 1에 열거한 데이터는 실시례 3 내지 실시례 5의 니켈 부화 납땜 필러 합금이 a) 906℃ 내지 975℃ 범위인 975℃ 이하의 예상외로 낮은 고상선 온도, b) 978℃ 내지 1,009℃ 범위인 1,009℃ 이하의 예상외로 낮은 액상선 온도를 나타낸다는 것을 보여준다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실시례 6의 3원 망가니즈 부화 합금에 대한 DSC 곡선은 16℃의 좁은 용융 범위, 및 977℃의 고상선 온도 및 993℃의 액상선 온도를 갖는 진정한 공정 용융 거동에 근접한 것을 나타내는 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타낸다. 실시례 7에서, 구리가 실시례 6의 3원 망가니즈 부화 납땜 필러 합금의 일부를 대체하여 붕소를 함유하지 않는 본 발명의 실시례 7의 34.0Ni57.7Mn2.5Si5.8Cu 망가니즈 부화 납땜 필러 합금을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 실시례 7의 망가니즈 부화 합금에 대한 DSC 곡선은 각각 실시례 6의 3원 망가니즈 부화 합금의 것보다 더 낮은 18℃의 좁은 용융 범위, 948℃의 고상선 온도, 및 966℃의 액상선 온도를 수반하는 가열 및 냉각 사이클에서의 단일의 피크를 나타낸다. 실시례 8에서, 구리 및 극소량의 붕소가 실시례 6의 3원 망가니즈 부화 납땜 필러 합금 중의 니켈의 일부를 대체하여 본 발명의 망가니즈 부화 납땜 필러 합금의 용융 범위의 불과 5℃의 증가와 함께, 고상선 온도를 910℃로 실질적으로 저하시키고, 액상선 온도를 931℃로 실질적으로 저하시킨다.
표 1에 열거된 데이터는 본 발명의 실시례 6 내지 실시례 8의 망가니즈 부화 납땜 필러 합금이 a) 910℃ 내지 977℃ 범위인 977℃ 이하의 예상외로 낮은 고상선 온도, b) 931℃ 내지 993℃ 범위인 993℃ 이하의 예상외로 낮은 액상선 온도, c) 16℃(실시례 6의 경우) 내지 21℃(실시례 8의 경우) 범위인 21℃의 예상외로 낮은 용융 범위를 나타낸다는 것을 보여준다. 망가니즈 부화인 비교례 2 및 비교례 3에서, 고상선 온도는 966℃ 내지 1035℃ 범위이고, 액상선 온도는 1024℃ 내지 1080℃ 범위이고, 용융 범위는 45℃ 내지 58℃ 범위이다. 붕소를 함유하지 않는 비교례 2의 경우, 붕소를 함유하지 않는 실시례 6 및 실시례 7의 망가니즈 부화 납땜 필러 합금의 경우보다 고상선 온도는 58℃ 내지 87℃ 더 높고, 액상선 온도는 87℃ 내지 114℃ 더 높고, 용융 범위는 27℃ 내지 29℃ 더 높다. 붕소를 함유하는 비교례 3의 경우, 붕소를 함유하는 실시례 8의 망가니즈 부화 납땜 필러 합금의 경우보다 고상선 온도는 56℃ 더 높고, 액상선 온도는 93℃ 더 높고, 용융 범위는 37℃ 더 높다.
실시례 9은 본 발명의 3원 62.3Ni11.0Mn26.7Si 실리콘 부화 납땜 필러 합금이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실시례 9의 3원 합금에 대한 DSC 곡선은 19℃의 좁은 용융 범위, 및 915℃의 고상선 온도 및 934℃의 액상선 온도를 갖는 진정한 공정 용융 거동에 근접한 것을 나타내는 가열 및 냉각 사이클에서 단일의 피크를 나타낸다. 실시례 10에서, 구리가 실시례 9의 3원 실리콘 부화 납땜 필러 합금 중의 니켈의 일부를 대체하여 붕소를 함유하지 않는 본 발명의 55.6Ni10.9Mn26.6Si7.0Cu 실리콘 부화 납땜 필러 합금을 제공하여 본 발명의 실리콘 부화 납땜 필러 합금의 고상선 온도를 880℃로 실질적으로 저하시키지만 액상선 온도를 947℃로 상승시키고, 용융 범위를 67℃로 증가시킨다. 실시례 11에서, 구리 및 극소량의 붕소가 실시례 9의 3원 실리콘 부화 납땜 필러 합금 중의 니켈의 일부를 대체하여 본 발명의 실리콘 부화 납땜 필러 합금의 용융 17℃의 증가와 함께, 고상선 온도를 870℃로 실질적으로 저하시키고, 액상선 온도를 906℃로 실질적으로 저하시킨다.
또한, 적어도 본 발명은 단순화 또는 효율을 위하는 등 특정의 예시적인 실시형태의 개시에 의해 본 발명을 제조 및 사용할 수 있도록 하는 방식으로 본 명세서에 개시되어 있으므로, 예를 들면, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 단계, 추가 요소 또는 추가 구조가 존재하지 않는 상태에서도 실시될 수 있다.
전술한 실시례는 단지 설명의 목적을 위해 제공되었으며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명은 예시적인 실시형태를 참조하여 설명되었으나, 본원에서 사용된 단어는 한정의 단어가 아니라 설명 및 예시의 단어임이 이해된다. 첨부한 청구 범위 내에서 본 발명의 양태의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않는 한 여기서 진술하고 수정한 바와 같은 변경을 실행할 수 있다. 본 발명이 특정의 수단, 재료 및 실시형태를 참조하여 본 명세서에 기술되었으나, 본 발명은 본 명세서에 개시된 세부내용에 한정되는 것을 의도하지 않으며, 오히려 본 발명은 첨부한 청구 범위 내에 있는 바와 같은 기능적으로 등가인 모든 구조, 방법 및 용도까지 확장된다.
Claims (30)
- Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금(braze filler alloy)으로서,
A) 니켈 부화 납땜 필러 합금 - 상기 니켈 부화 납땜 필러 합금은
a) 58 중량% 내지 70 중량%의 니켈,
b) 26 중량% 내지 29 중량%의 망가니즈,
c) 6 중량% 내지 8% 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 7 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 니켈 부화 납땜 필러 합금은:
1,040℃ 이하인 고상선 온도,
1,060℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 100℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 가짐 -, 또는
B) 망가니즈 부화 합금 - 상기 망가니즈 부화 합금은
a) 30 중량% 내지 45 중량%의 니켈,
b) 55 중량% 내지 62 중량%의 망가니즈,
c) 1 중량% 내지 5% 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 7 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 망가니즈 부화 납땜 필러 합금은:
990℃ 이하인 고상선 온도,
1,000℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 50℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 가짐 -, 또는
C) 실리콘 부화 합금 - 상기 실리콘 부화 합금은
a) 50 중량% 내지 65 중량%의 니켈,
b) 8 중량% 내지 15 중량%의 망가니즈,
c) 25 중량% 내지 29% 중량%의 실리콘,
d) 0 중량% 내지 8 중량%의 구리, 및
e) 0 중량% 내지 1 중량%의 붕소를 포함하고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 실리콘 부화 납땜 필러 합금은:
930℃ 이하인 고상선 온도,
960℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 85℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 가짐 - 을 포함하는, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si이고, 상기 니켈의 양은 64 중량% 내지 70 중량%이고, 상기 망가니즈의 양은 26 중량% 내지 29 중량%이고, 상기 실리콘의 양은 6 중량% 내지 8 중량%이고, [a)+b)+c)]의 백분율의 합계는 100 중량%이고, 상기 용융 범위는 40℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 상기 니켈의 양은 58 중량% 내지 63.5 중량%이고,
b) 상기 망가니즈의 양은 26 중량% 내지 29 중량%이고,
c) 상기 실리콘의 양은 6 중량% 내지 8 중량%이고,
d) 상기 구리의 양은 4 중량% 내지 6 중량%이고,
e) 상기 붕소의 양은 0 중량% 내지 1 중량%이고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 니켈 부화 납땜 필러 합금은:
1,030℃ 이하인 고상선 온도,
1,040℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 85℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 갖는, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 3 항에 있어서,
붕소가 존재하지 않고, a) 내지 d)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 상기 니켈의 양은 58 중량% 내지 63.5 중량%이고,
b) 상기 망가니즈의 양은 26 중량% 내지 29 중량%이고,
c) 상기 실리콘의 양은 6 중량% 내지 8 중량%이고,
d) 상기 구리의 양은 4 중량% 내지 6 중량%이고,
e) 상기 붕소의 양은 0 중량% 초과 내지 1 중량% 미만이고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 니켈 부화 납땜 필러 합금은:
1,000℃ 이하인 고상선 온도, 또는
1030℃ 이하인 액상선 온도 중 적어도 하나를 갖는, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 5 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 붕소의 양은 0.1 중량% 내지 0.7 중량%이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 6 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 붕소의 양은 0.1 중량% 내지 0.5 중량%이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금.
상기 니켈 부화 납땜 필러 합금은:
950℃ 이하인 고상선 온도, 또는
1010℃ 이하인 액상선 온도 중 적어도 하나를 갖는, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 6 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 상기 니켈의 양은 58 중량% 내지 62 중량%이고,
b) 상기 망가니즈의 양은 26.5 중량% 내지 27.5 중량%이고,
c) 상기 실리콘의 양은 6.6 중량% 내지 7.2 중량%이고,
d) 상기 구리의 양은 4 중량% 내지 6 중량%이고,
e) 상기 붕소의 양은 0.1 중량% 내지 0.5 중량%이고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 8 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 고상선 온도는 920℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 8 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 니켈 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 액상선 온도는 980℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고상선 온도는 975℃ 이하이고, 및/또는 상기 액상선 온도는 1,000℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고상선 온도는 950℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금 또는 실리콘 부화 납땜 필러 합금인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 14 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si이고, 상기 니켈의 양은 36 중량% 내지 42 중량%이고, 상기 망가니즈의 양은 56 중량% 내지 62 중량%이고, 상기 실리콘의 양은 1 중량% 내지 4 중량%이고, [a)+b)+c)]의 백분율의 합계는 100 중량%이고, 상기 용융 범위는 50℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 14 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 상기 니켈의 양은 30 중량% 내지 45 중량%이고,
b) 상기 망가니즈의 양은 55 중량% 내지 62 중량%이고,
c) 상기 실리콘의 양은 1 중량% 내지 5 중량%이고,
d) 상기 구리의 양은 4 중량% 내지 6.5 중량%이고,
e) 상기 붕소의 양은 0 중량% 내지 1 중량%이고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 망가니즈 부화 납땜 필러 합금은:
990℃ 이하인 고상선 온도,
1,000℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 35℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 갖는, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 16 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 붕소의 양은 0 중량% 초과 내지 1 중량% 미만이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 16 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 붕소의 양은 0.1 중량% 내지 0.7 중량%이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 16 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 망가니즈 부화 납땜 필러 합금이고,
상기 니켈의 양은 32 중량% 내지 41 중량%이고, 상기 망가니즈의 양은 57 중량% 내지 60 중량%이고, 상기 실리콘의 양은 2 중량% 내지 4 중량%이고, 상기 구리의 양은 4 중량% 내지 6.5 중량%이고, 상기 붕소의 양은 0.1 중량% 내지 0.7중량%이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 고상선 온도는 950℃ 미만이고,
상기 용융 범위는 상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 35℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 실리콘 부화 납땜 필러 합금인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 20 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 실리콘 부화 3원 납땜 필러 합금 Ni-Mn-Si이고, 상기 니켈의 양은 59 중량% 내지 65 중량%이고, 상기 망가니즈의 양은 8 중량% 내지 14 중량%이고, 상기 실리콘의 양은 25 중량% 내지 29 중량%이고, [a)+b)+c)]의 백분율의 합계는 100 중량%이고, 상기 용융 범위는 40℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 20 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 실리콘 부화 납땜 필러 합금이고,
a) 상기 니켈의 양은 50 중량% 내지 65 중량%이고,
b) 상기 망가니즈의 양은 8 중량% 내지 15 중량%이고,
c) 상기 실리콘의 양은 25 중량% 내지 29 중량%이고,
d) 상기 구리의 양은 2 중량% 내지 8 중량%이고,
e) 상기 붕소의 양은 0 중량% 내지 1 중량%이고,
a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 실리콘 부화 납땜 필러 합금은:
930℃ 이하인 고상선 온도,
960℃ 이하인 액상선 온도, 또는
상기 고상선 온도와 상기 액상선 온도 사이의 차이가 85℃ 이하인 용융 범위 중 하나를 갖는, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 22 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 실리콘 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 붕소의 양은 0 중량% 초과 내지 1 중량% 미만이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 22 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 실리콘 부화 납땜 필러 합금이고, 상기 붕소의 양은 0.1 중량% 내지 0.7 중량%이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 22 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 실리콘 부화 납땜 필러 합금이고,
상기 니켈의 양은 53 중량% 내지 63 중량%이고, 상기 망가니즈의 양은 10 중량% 내지 12 중량%이고, 상기 실리콘의 양은 25 중량% 내지 28 중량%이고, 상기 구리의 양은 2 중량% 내지 8 중량%이고, 상기 붕소의 양은 0.1 중량% 내지 0.7중량%이고, a) 내지 e)의 백분율의 합계는 100 중량%이고,
상기 고상선 온도는 920℃ 이하이고,
상기 액상선 온도는 940℃ 이하인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 분말, 비정질 포일, 무화 분말(atomized powder), 페이스트, 테이프, 또는 소결된 프리폼의 형태인, Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금. - 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금 및 바인더를 포함하는, 분말 분사 코팅.
- 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금을 포함하는, 열교환기.
- 제 28 항에 있어서,
상기 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금은 박벽의 항공용 열교환기, 또는 에어컨 열교환기인, 열교환기. - 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 Ni-Mn-Si계 납땜 필러 합금으로 열교환기를 납땜하는 것을 포함하는, 열교환기를 제조 또는 수리하기 위한 방법.
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