JPH11505574A - アモルファス合金及びアモルファス合金から成るろう剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 式ＢＡ_a−ＫＯ_b−ＧＬ_c−ＺＵ_dを満足する組成を有するアモルファス合金において、式中ＢＡはＮｉ、Ｆｅ及び選択的にＣｏの基本元素を示しており、その際この合金が７≦ｘ≦２０原子％のＦｅ_xの鉄分を含んでおり、ＫＯはＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの耐食性の元素の少なくとも１つを、ＧＬはＰ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉのガラス質の元素の少なくとも１つを、またＺＵは通常の不純物を含めて他の元素付加物を示しており、その際５９≦ａ≦８５、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦２４、５≦ｄの原子％が適用される。このアモルファス合金は熱交換器の高温ろう剤付けに使用されると有利である。

Description

【発明の詳細な説明】 アモルファス合金及びアモルファス合金から成るろう剤 本発明はアモルファス合金及びアモルファス合金から成るろう剤に関する。 少なくともＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃの元素のい くつかを含むアモルファス合金は既に公知である。 欧州特許第０５２２６９９号明細書から、良好な耐食性を有するろう剤は公知 である。このろう剤は鉄分を含まず、主な成分としてニッケル及びクロムを含ん でいる。選択的にＳｉ、Ｂ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｂ及びＴａの元素を含んでいる場合 もある。このろう剤は不銹鋼（ステンレス鋼）のろう付けに使用される。 更に欧州特許第００５１４６１号明細書には、少なくとも非晶質５０％の合金 が記載されている。この合金はＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＣｏのような金 属成分並びにＢ、Ｐ、Ｓｉ及びＣのようなメタロイドから構成され、延性特性を 有し、従ってこの合金はろう剤として使用することができる。 合金の耐食性に関する要件を満足するには、例えばクロム及び／又はモリブデ ンのような比較的高分量の耐食性元素が必要である。しかしこれらの元素はアモ ルファス合金に必要なシリコン、ホウ素などの元素とともに例えばホウ化物及び ケイ化物のような硬い析出物を形成する特徴がある。これらの硬い析出物は合金 の延性特性に対して不利に作用する。 上記の従来技術から出発して本発明の課題は、上記の欠点を回避するアモルフ ァス合金を提供することにある。特に延性特性も良好な耐食性も有するアモルフ ァス合金を用意しなければならない。 本発明を他の観点から見れば、延性特性及び良好な耐食性を有しかつ特に高温 ろう付けの場合に安定したろう接合を行うろう剤を用意しなければならない。 この課題は本発明によれば、式ＢＡ_a−ＫＯ_b−ＧＬ_c−ＺＵ_dを満足する組成を 有するアモルファス合金により解決され、その際式中ＢＡはニッケル、鉄及び選 択的にコバルトの基本元素を示し、その際この合金は７≦ｘ≦２０原子％のＦｅ_x の鉄分を含んでおり、ＫＯはＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの耐食性元素の少なくと も１つを示し、ＧＬはＰ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉのガラス質の元素の少なくとも１つを示 し、またＺＵは一般的な不純物も含めて他の元素の付加物を示し、その際それら の原子％は５９≦ａ≦８５、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦２４、５≦ｄである。 本発明によるアモルファス合金は十分延性であると同時に良好な耐食性を有す るものである。 本発明によるアモルファス合金の組成により、耐食性に必要なクロム及び／又 はモリブデンのような元素が合金の非晶質特性にとって必要なガラス質形成物（ 例えばＳｉ及び／又はＢ）と、例えばホウ化物及びケイ化物特に高溶融性のクロ ム−又はモリブデンホウ化物又は−ケイ化物のような硬い析出物を形成すること が阻止される。即ちこのような析出物は特に合金が迅速凝固により製造される場 合凝固された合金に不均質性、脆性の部分を生じるおそれがある。不均質かつ脆 性の部分は合金の延性特性を損なう。 更に７≦ｘ≦２０原子％のＦｅ_xの鉄分により、高融点硬質相の形成の低減が 達成される。この種の硬質相は従来の合金ではアモルファス合金を加熱した際に 生じる。融点に達する前に非晶質相が結晶相に移行し、その際硬い析出物が形成 される。本発明により調整された鉄分によりアモルファス合金の延性特性は更に 改善される。 更に元素クロムは腐食及び酸化抵抗を改善し、一方元素ホウ素及びシリコンは 合金の融点を低下させる。その際上記のｃの含有量範囲では、特にホウ素を使用 した場合この合金の鋳造特性に悪影響を及ぼすことなく、合金の延性が改善され る。モリブデンを上記のｂの含有量範囲で使用することは本発明による合金の流 動特性の劣化を阻止する。 更に本発明の有利な実施態様では、合金に対しｃ≦２４−５＊ｂの条件が適用 される。それにより非晶質状態の合金の耐食性及び良好な延性特性が更に改善さ れる。 本発明によりアモルファス合金に対し付加的にｂ＋ｃ＋ｘ≦３６の条件が適用 される。この条件は本発明による合金の延性及び耐食性を更に改善する。 本発明の有利な実施形態ではアモルファス合金は上記の全ての条件を満足する 。 本発明の有利な実施態様では他の元素の付加物ＺＵは、メタロイド及び遷移金 属の群から、例えばＡｌ、Ｃｌ、Ｆ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｍ ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂの群から選択される少なくとも１つの元素を含んでい る。 本発明によるアモルファス合金は迅速凝固により製造されると有利である。 本発明を別の観点から見れば延性特性を有するろう剤は前記のような本発明に よるアモルファス合金を含んでいる。 一般にろう剤がろう付けすべき箇所の融点以下の融点を有していなければなら ないことがろう剤の前提条件と見なされる。更にろう剤は化学的にも冶金学的に もろう付けすべき部分に相溶性でなければならない。 本発明によるろう剤でこれらの前提条件は満たされる。付加的にこのろう剤は 延性が優れておりかつ良好な耐食性を（特に水性溶液中で）示す。 本発明によるろう剤におけるモリブデン、タングステン及びコバルトの選択的 使用は例えばろう剤とろう付けすべき部分との間に接合力を生じさせる。このよ うにして確実、堅牢かつ強力なろう付けがこれらの部分間に保証される。 本発明によればろう剤は粉末又はペーストの形で形成してもよい。 本発明の他の実施態様では、ろう剤は箔又はリボンの形で形成可能である。箔 又はリボンの利点は１つにはろう付け処理を行うのに必要な消費時間を著しく短 縮できることにある。なおその上にろう付けすべき部分の接合精度を高め、ろう 箔とろう付けすべき部分との間の接合力を強化することができる。 本発明の有利な実施態様では、箔又はリボンは２５〜８０μｍ、有利には３５ 〜５０μｍの厚さを有する。 本発明によるろう剤を鋼及び／又は超硬合金の高温ろう付けに使用すると有利 である。その際このろう剤は特にその高いクロム含有量の故に一般にろう付けが 極めて困難であるステンレス鋼のろう付けにも使用することができる。 本発明の有利な実施態様では、ろう剤は保護ガス下及び／又は真空中及び／又 は約９００℃〜１３００℃の温度範囲でろう付けに使用することができる。真空 下のろう付けに調整される真空度は例えば１３．４×１０^-3Ｐａである。特に有 利なろう付け温度は約１１５０℃〜１１７５℃の範囲にある。 本発明の有利な実施形態により、迅速凝固により製造可能のＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ 、 Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃの元素の少なくともいくつかを含む合金から 成る延性のろう箔が提供され、その際合金は式ＢＡ_a−ＫＯ_b−ＧＬ_c−ＺＵ_dを満 足するものであり、式中ＢＡはＮｉ、Ｆｅ及び選択的にＣｏの基本元素であり、 その際合金は７≦ｘ≦２０原子％の鉄分Ｆｅ_xを含んでおり、ＫＯはＣｒ、Ｍｏ 、Ｖ、Ｗの耐食性の元素の少なくとも１つを、ＧＬはＰ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉのガラス 質の元素の少なくとも１つを、またＺＵは一般的不純物も含めて他の元素の付加 物を示すことを特徴とし、その際それらの原子％は５９≦ａ≦８５、５≦ｂ≦３ ０、１０≦ｃ≦２４、５≦ｄである。 本発明によりろう剤は約９００℃〜１３００℃の範囲の高温ろう付けに適して いるニッケル及び／又はコバルトを基本物質として製造され、その際種々の鋼と 超硬合金との間に安定したろう接合を形成する。更に本発明によるろう剤は例え ば延性のろう箔として迅速凝固処理で製造することができ、特に水溶液中で良好 な耐食性を示す。 付加的に本発明によるろう剤は前記のような高温ろう付けに使用した場合、ろ う付け箇所を損ないかねない硬い析出物の形成が阻止される。従来のろう剤では ろう剤の加熱時に融点に達する前に非晶質相が破壊され、結晶が形成される場合 にこの種の析出物が生じることがある。 ろう剤を形成するアモルファス合金中の本発明による鉄含有分量の使用により 、有利なろう付け、特に高温ろう付けを保護ガス又は真空下に９００℃〜１３０ ０℃の温度範囲で達成することができる。 本発明の付加的観点によれば、本発明によるろう剤を熱交換器、特にプレート 熱交換器の高温ろう付けに使用することができる。 熱交換器は例えば組立中に互いにろう付けされる一連のプレートから成る。熱 交換器は種々の形式及び方法で、例えば油冷却機、熱ポンプ等として使用される 。更にまた熱交換器は運転中に種々の液状媒質、温度範囲及び運転圧に曝される 。熱交換器の構造部材もろう付け箇所もこれらの種々の所与の条件に耐えること ができなければならない。このことは特に、とりわけ良好な腐食、破壊、疲れ及 び延性特性を有する組成をろう剤に必要とする。本発明によるろう剤を構成して いる本発明によるアモルファス合金はこれらの全ての前提条件を有利に満す。 本発明を図面に関連して以下の実施例に基づき詳述する。 表１は本発明によるろう剤の種々の組成を示し、 表２は本発明によるろう剤に対する比較組成を示し、 図１は耐食性元素の含有量ｂに対してのガラス質の含有量ｃを表すダイアグラ ムを示す。 表１には迅速凝固により極めて均質性の良好な延性特性及び良好な耐食性を有 するろう箔を形成可能である本発明による一連の種々の合金組成が示されている 。表１には個々の合金の組成の他に条件Ａ、Ｂ及びＣが示されている。 条件Ａの項には式２４−０．５＊ｂの実際値が挙げられている。条件Ｂの項に は各合金組成の実際の含有量範囲ｃが挙げられている。条件Ｃの項には式ｂ＋ｃ ＋ｘの実際値が挙げられている。 表１に示された値から明かなように、全ての合金組成に対してＡ≦Ｂの関係が 適用される。このことは上記の全ての合金に対してｃ≦２４−０．５＊ｂの条件 が満たされるべきであることを意味する。更に条件Ｃに対する値から上記の全て の合金組成において条件ｂ＋ｃ＋ｘ≦３６が満たされることが明かである。 延性のろう箔として使用可能の特に有利な合金組成はＮｉ７Ｃｒ８Ｆｅ１．５ Ｂ６．５Ｓｉ３Ｍｏの式を有する。この合金から成るろう箔は特に良好な耐食性 並びに延性特性を示し、ろう付けすべき部分間に大きな接合力を形成する。これ らのろう箔は有利には約３０ｍｍの厚さを有し、１１５０℃の温度でろう付けさ れる。 表２には表１に挙げた本発明による合金組成に対する比較合金の組成が示され ている。表２の条件Ａ、Ｂ及びＣに対して検出された値の研究から明かなように 、これらの合金に有利な条件及び関係は満たされていない。比較合金のホウ素含 有量が表１の本発明による合金の場合よりも数倍も高いことから、特にこれらの 異なる結果が生じている。従って表２に挙げた合金には合金の延性に不利に作用 するホウ化物の形の硬い析出物が形成されるおそれがある。 図１には表１及び２に示されている合金に関して耐食性元素の含有量範囲ｂに ついてのガラス質元素の含有量範囲ｃが示されている。図の直線は条件ｃ≦２４ −０．５＊ｂが満たされる場合のガラス形成元素の最大含有量を示すものである 。 丸い点は延性及び耐食性を有する均質なろう箔を製造することのできる表１によ る合金の場合のｂ対ｃの割合を示すものである。四角い点は表２による合金の相 応する関係を示すものである。これらの合金からはこの種の有利なろう箔は製造 不可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 35/40 ３４０ Ｂ２３Ｋ 35/40 ３４０Ｂ Ｃ２２Ｃ 45/04 Ｃ２２Ｃ 45/04 Ｅ // Ｂ２３Ｋ 101:14 (72)発明者 シユモール、ハルトムート ドイツ連邦共和国 デー−63793 アシヤ ツフエンブルク ヘルラインシユトラーセ ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 式ＢＡ_a−ＫＯ_b−ＧＬ_c−ＺＵ_dを満足する組成を有するアモルファス合金 において、式中ＢＡはＮｉ、Ｆｅ及び選択的にＣｏの基本元素を示し、その際こ の合金が７≦ｘ≦２０原子％のＦｅ_xの鉄分を含んでおり、ＫＯはＣｒ、Ｍｏ、 Ｖ、Ｗの耐食性の元素の少なくとも１つを示し、ＧＬはＰ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉのガラ ス質の元素の少なくとも１つを示し、またＺＵは通常の不純物を含めて他の元素 付加物を示し、その際それらの原子％は５９≦ａ≦８５、５≦ｂ≦３０、１０≦ ｃ≦２４、５≦ｄであるアモルファス合金。 ２． 合金に対して付加的に条件≦２４−５＊ｂが適用されることを特徴とする 請求項１記載のアモルファス合金。 ３． 合金に対して付加的に条件ｂ＋ｃ＋ｘ≦３６が適用されることを特徴とす る請求項１又は２記載のアモルファス合金。 ４． 他の元素付加物ＺＵがメタロイド及び遷移金属の群から、有利にはＡｌ、 Ｃｌ、Ｆ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｂｅ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎ ｂの群から選択される少なくとも１つの元素を有していることを特徴とする請求 項１乃至３の１つに記載のアモルファス合金。 ５． 合金が迅速凝固により製造可能であることを特徴とする請求項１乃至４の １つに記載のアモルファス合金。 ６． ろう剤が請求項１乃至５の１つに記載のアモルファス合金を含んでいるこ とを特徴とする延性特性を有するろう剤。 ７． ろう剤が粉末又はペーストとして形成されていることを特徴とする請求項 ６記載のろう剤。 ８． ろう剤が箔又はリボンとして形成されていることを特徴とする請求項６記 載のろう剤。 ９． 箔又はリボンが２５〜８０μｍの厚さ、有利には３５〜５０μｍの厚さを 有することを特徴とする請求項８記載のろう剤。 １０． ろう剤を鋼及び／又は超硬質合金の高温ろう付けに使用することを特徴 とする請求項６乃至９の１つに記載のろう剤。 １１． ろう剤を保護ガス下及び／又は真空中及び／又は約９００℃〜１３００ ℃の温度範囲でろう付けに使用することを特徴とする請求項６乃至１０の１つに 記載のろう剤。 １２． 熱交換器の高温ろう付けに使用することを特徴とする請求項６乃至１１ の１つに記載のろう剤。 １３． プレート形熱交換器の高温ろう付けに使用することを特徴とする請求項 ６乃至１１の１つに記載のろう剤。