JPH07268521A - 酸化雰囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔 - Google Patents
酸化雰囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔Info
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- JPH07268521A JPH07268521A JP6059406A JP5940694A JPH07268521A JP H07268521 A JPH07268521 A JP H07268521A JP 6059406 A JP6059406 A JP 6059406A JP 5940694 A JP5940694 A JP 5940694A JP H07268521 A JPH07268521 A JP H07268521A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、酸化雰囲気中で、溶接が困難な耐
熱材料の液相拡散接合を実現する液相拡散接合用合金箔
を提供する。 【構成】 質量％で、Ｓｉ:6.0〜15.0％、Ｍｎ:0.1〜2.
0 ％、Ｃｒ：0.50〜30.0％、Ｍｏ：0.10〜5.0 ％、Ｖ：
0.50〜10.0％、Ｎｂ：0.02〜1.0 ％、Ｗ：0.10〜5.0
％、Ｎ：0.01〜5.0 ％、Ｂ：0.10〜5.0 ％を含有し、あ
るいは更にＣ:0.005〜1.0 ％を含有し、およびＴｉ：0.
01〜5.0 ％、Ｚｒ：0.01〜5.0 ％の１種または２種を含
有し、残部Ｎｉおよび不純物成分からなる組成を有し、
厚さが 3.0〜300 μｍであることを特徴とする、酸化雰
囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔、あ
るいは以上の組成を有する実質的にガラス質である酸化
雰囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔。
熱材料の液相拡散接合を実現する液相拡散接合用合金箔
を提供する。 【構成】 質量％で、Ｓｉ:6.0〜15.0％、Ｍｎ:0.1〜2.
0 ％、Ｃｒ：0.50〜30.0％、Ｍｏ：0.10〜5.0 ％、Ｖ：
0.50〜10.0％、Ｎｂ：0.02〜1.0 ％、Ｗ：0.10〜5.0
％、Ｎ：0.01〜5.0 ％、Ｂ：0.10〜5.0 ％を含有し、あ
るいは更にＣ:0.005〜1.0 ％を含有し、およびＴｉ：0.
01〜5.0 ％、Ｚｒ：0.01〜5.0 ％の１種または２種を含
有し、残部Ｎｉおよび不純物成分からなる組成を有し、
厚さが 3.0〜300 μｍであることを特徴とする、酸化雰
囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔、あ
るいは以上の組成を有する実質的にガラス質である酸化
雰囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属材料の液相拡散接合
に関し、詳しくは耐熱鋼および耐熱合金鋼の液相拡散接
合あるいはこれら合金鋼と炭素鋼の液相拡散接合に有用
で、酸化雰囲気中での接合が可能であり、接合強度およ
び接合部の高温でのクリープ特性の優れた継手を得るこ
とができることを特徴とする液相拡散接合用材料に係
る。
に関し、詳しくは耐熱鋼および耐熱合金鋼の液相拡散接
合あるいはこれら合金鋼と炭素鋼の液相拡散接合に有用
で、酸化雰囲気中での接合が可能であり、接合強度およ
び接合部の高温でのクリープ特性の優れた継手を得るこ
とができることを特徴とする液相拡散接合用材料に係
る。
【０００２】
【従来の技術】液相拡散接合は、接合しようとする材料
の間に箔、粉末、あるいはメッキ等の形態で被接合材よ
りも融点の低い共晶組成を有する合金を介在させて加圧
し、挿入合金（以下インサートメタルと称する）の液相
線直上の温度に接合部を加熱することによって溶融、等
温凝固させる接合法であり、固相接合法の１種と考えら
れている。比較的低い加圧力で接合できることから、接
合による残留応力や、変形を極力避ける必要のある接合
に用いられ、同時に溶接の困難な高合金鋼、耐熱鋼の接
合にも適用されている技術である。
の間に箔、粉末、あるいはメッキ等の形態で被接合材よ
りも融点の低い共晶組成を有する合金を介在させて加圧
し、挿入合金（以下インサートメタルと称する）の液相
線直上の温度に接合部を加熱することによって溶融、等
温凝固させる接合法であり、固相接合法の１種と考えら
れている。比較的低い加圧力で接合できることから、接
合による残留応力や、変形を極力避ける必要のある接合
に用いられ、同時に溶接の困難な高合金鋼、耐熱鋼の接
合にも適用されている技術である。
【０００３】液相拡散接合によって接合しようとする材
料は、多くの場合、合金組成として０．５０％以上のＣ
ｒを含有する。Ｃｒ含有材料は緻密な酸化Ｃｒ（多くの
場合Ｃｒ2 Ｏ3 ）皮膜を表面に形成するために、耐酸化
性、耐食性が優れているのが特徴である。従って接合時
の加熱によっても当然接合面には酸化皮膜が形成される
こととなり、溶融したインサートメタルの濡れが阻害さ
れ、接合に必要な原子の拡散が著しく妨げられる。故に
従来は特開昭５３−８１４５８号公報、特開昭６２−３
４６８５号公報、更に特開昭６２−２２７５９５号公報
に見られるように何れも接合の際には雰囲気を真空、不
活性、もしくは還元性に保たねばならず、接合コストの
著しい上昇を招いていた。
料は、多くの場合、合金組成として０．５０％以上のＣ
ｒを含有する。Ｃｒ含有材料は緻密な酸化Ｃｒ（多くの
場合Ｃｒ2 Ｏ3 ）皮膜を表面に形成するために、耐酸化
性、耐食性が優れているのが特徴である。従って接合時
の加熱によっても当然接合面には酸化皮膜が形成される
こととなり、溶融したインサートメタルの濡れが阻害さ
れ、接合に必要な原子の拡散が著しく妨げられる。故に
従来は特開昭５３−８１４５８号公報、特開昭６２−３
４６８５号公報、更に特開昭６２−２２７５９５号公報
に見られるように何れも接合の際には雰囲気を真空、不
活性、もしくは還元性に保たねばならず、接合コストの
著しい上昇を招いていた。
【０００４】本発明者らは研究を重ねた結果、後述する
ように成分としてＶを含有するインサートメタルは酸化
雰囲気中でも液相拡散接合が可能であることを見いだし
た。しかも、Ｖはインサートメタルの融点を上昇させる
元素ではあるが、他の元素（本発明においては専らＳ
ｉ）を適当に調整することで接合性の極めて優れたイン
サートメタルを得ることができることを見いだした。
ように成分としてＶを含有するインサートメタルは酸化
雰囲気中でも液相拡散接合が可能であることを見いだし
た。しかも、Ｖはインサートメタルの融点を上昇させる
元素ではあるが、他の元素（本発明においては専らＳ
ｉ）を適当に調整することで接合性の極めて優れたイン
サートメタルを得ることができることを見いだした。
【０００５】Ｖを含有し、Ｓｉ量を増加させた液相拡散
接合用合金箔は殆ど前例がない。米国特許第３８５６５
１３号にはＭａＹｂＺｃなる組成を有する合金について
開示されている。式中ＭはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ
からなる群から選ばれる金属であり、ＹはＰ，Ｂ，Ｃか
らなる群から選ばれる元素であり、ＺはＡｌ，Ｓｉ，Ｓ
ｎ，Ｇｅ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｂｅからなる群から選ばれる元
素であり、ａは約６０〜９０原子％の範囲にあり、ｂは
約１０〜３０原子％の範囲にあり、ｃは約０．１〜１５
原子％の範囲にある。このような材料は現在周知の処理
技術を用いて溶融物からの急速冷却によって工業的に製
造され、実用化されている。
接合用合金箔は殆ど前例がない。米国特許第３８５６５
１３号にはＭａＹｂＺｃなる組成を有する合金について
開示されている。式中ＭはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ
からなる群から選ばれる金属であり、ＹはＰ，Ｂ，Ｃか
らなる群から選ばれる元素であり、ＺはＡｌ，Ｓｉ，Ｓ
ｎ，Ｇｅ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｂｅからなる群から選ばれる元
素であり、ａは約６０〜９０原子％の範囲にあり、ｂは
約１０〜３０原子％の範囲にあり、ｃは約０．１〜１５
原子％の範囲にある。このような材料は現在周知の処理
技術を用いて溶融物からの急速冷却によって工業的に製
造され、実用化されている。
【０００６】しかしながらこの場合には、Ｖは基材とし
て使用することおよび合金をアモルファス化することを
目的としたものであって接合用の合金箔として開示され
たものではない。しかも、Ｓｉの含有量が低く、箔の融
点は本発明に比較して相当に高いため、液相拡散接合の
実現は極めて困難である。加えてＢ含有量も本発明とは
全く異なっており、Ｂ含有量が高いために接合部近傍Ｍ
ｏ、もしくはＣｒ含有合金側に粗大な析出物を生成する
ので接合強度が本発明の箔を用いて得られる接合部に比
較して全く低いものとなる。特開昭５３−８１４５８号
公報は米国特許第３８５６５１３号の合金を箔の形で提
供するものであるが、この場合にはＶを成分として含有
していないため、酸化雰囲気中での液相拡散接合は全く
不可能である。
て使用することおよび合金をアモルファス化することを
目的としたものであって接合用の合金箔として開示され
たものではない。しかも、Ｓｉの含有量が低く、箔の融
点は本発明に比較して相当に高いため、液相拡散接合の
実現は極めて困難である。加えてＢ含有量も本発明とは
全く異なっており、Ｂ含有量が高いために接合部近傍Ｍ
ｏ、もしくはＣｒ含有合金側に粗大な析出物を生成する
ので接合強度が本発明の箔を用いて得られる接合部に比
較して全く低いものとなる。特開昭５３−８１４５８号
公報は米国特許第３８５６５１３号の合金を箔の形で提
供するものであるが、この場合にはＶを成分として含有
していないため、酸化雰囲気中での液相拡散接合は全く
不可能である。
【０００７】本発明者らは既に、上記の知見に基づき、
酸化雰囲気中で液相拡散接合を施工する場合において、
Ｖを０．１〜２０．０原子％含有し、Ｓｉを増加したイ
ンサートメタルを用いれば、接合が可能であることを見
いだし、酸化雰囲気中での接合が可能な液相拡散接合用
合金箔に関する技術を特開平２−１５１３７８号公報に
て開示しており、その要旨とするところは、原子％で
Ｂ：０．５〜１０．０％未満、Ｓｉ：１５．０〜３０．
０％、Ｖ：０．１〜２０．０％を含有し、あるいは更に
（Ａ）Ｃｒ：０．１〜２０．０％、Ｆｅ：０．１〜２
０．０％、Ｍｏ：０．１〜２０．０％の１種または２種
以上および／または（Ｂ）Ｗ：０．１〜１０．０％、Ｃ
ｏ：０．１〜１０．０％の１種または２種を含有し、残
部は実質的にＮｉおよび不可避の不純物よりなる組成を
有し、厚さが３．０〜１２０μｍであることを特徴とす
る、酸化雰囲気中での接合が可能な液相拡散接合用合金
箔であり、あるいは加えて実質的にガラス質であること
を特徴とする液相拡散接合用合金箔である。
酸化雰囲気中で液相拡散接合を施工する場合において、
Ｖを０．１〜２０．０原子％含有し、Ｓｉを増加したイ
ンサートメタルを用いれば、接合が可能であることを見
いだし、酸化雰囲気中での接合が可能な液相拡散接合用
合金箔に関する技術を特開平２−１５１３７８号公報に
て開示しており、その要旨とするところは、原子％で
Ｂ：０．５〜１０．０％未満、Ｓｉ：１５．０〜３０．
０％、Ｖ：０．１〜２０．０％を含有し、あるいは更に
（Ａ）Ｃｒ：０．１〜２０．０％、Ｆｅ：０．１〜２
０．０％、Ｍｏ：０．１〜２０．０％の１種または２種
以上および／または（Ｂ）Ｗ：０．１〜１０．０％、Ｃ
ｏ：０．１〜１０．０％の１種または２種を含有し、残
部は実質的にＮｉおよび不可避の不純物よりなる組成を
有し、厚さが３．０〜１２０μｍであることを特徴とす
る、酸化雰囲気中での接合が可能な液相拡散接合用合金
箔であり、あるいは加えて実質的にガラス質であること
を特徴とする液相拡散接合用合金箔である。
【０００８】一方、昨今の切迫した地球規模でのエネル
ギー事情と環境問題に起因して、発電用のプラントの操
業条件は苛酷化の一途を辿っており、特に操業蒸気条件
の高温高圧化は著しく、従来使用されてきたいわゆる工
業規格を満足する市販流通品では、将来建設を予定され
ている超々臨界圧発電プラントでの使用にもはや耐える
ことができない状況にある。
ギー事情と環境問題に起因して、発電用のプラントの操
業条件は苛酷化の一途を辿っており、特に操業蒸気条件
の高温高圧化は著しく、従来使用されてきたいわゆる工
業規格を満足する市販流通品では、将来建設を予定され
ている超々臨界圧発電プラントでの使用にもはや耐える
ことができない状況にある。
【０００９】耐熱鋼のクリープ強度は、短かい時効時間
においては固溶強化に、長い時効時間においては析出強
化にそれぞれ支配される。これは、最初鋼中に固溶して
いる固溶強化元素が、時効によって多くの場合Ｍ23Ｃ6
等の安定な炭化物として析出するためであり、更に長時
間の時効ではこれら析出物が凝集粗大化するために、ク
リープ強度は低下する。従って耐熱鋼のクリープ強度を
高く保つために、固溶強化元素を如何に長時間に亘って
析出させずに鋼中に固溶状態でとどめておくかについて
多くの研究がなされてきた。
においては固溶強化に、長い時効時間においては析出強
化にそれぞれ支配される。これは、最初鋼中に固溶して
いる固溶強化元素が、時効によって多くの場合Ｍ23Ｃ6
等の安定な炭化物として析出するためであり、更に長時
間の時効ではこれら析出物が凝集粗大化するために、ク
リープ強度は低下する。従って耐熱鋼のクリープ強度を
高く保つために、固溶強化元素を如何に長時間に亘って
析出させずに鋼中に固溶状態でとどめておくかについて
多くの研究がなされてきた。
【００１０】例えば特開昭６３−８９６４４号公報、特
開昭６１−２３１１３９号公報、特開昭６２−２９７４
３５号公報等に、Ｗを固溶強化元素として使用すること
で、従来のＭｏ添加型フェライト系耐熱鋼に比較して飛
躍的に高いクリープ強度を達成できるフェライト系耐熱
鋼に関する開示がある。これらは多くの場合、組織が焼
き戻しマルテンサイト単相であり、耐水蒸気酸化特性に
優れたフェライト鋼の優位性と、高強度の特性が相俟っ
て、次世代の高温・高圧環境下で使用される材料として
期待されている。
開昭６１−２３１１３９号公報、特開昭６２−２９７４
３５号公報等に、Ｗを固溶強化元素として使用すること
で、従来のＭｏ添加型フェライト系耐熱鋼に比較して飛
躍的に高いクリープ強度を達成できるフェライト系耐熱
鋼に関する開示がある。これらは多くの場合、組織が焼
き戻しマルテンサイト単相であり、耐水蒸気酸化特性に
優れたフェライト鋼の優位性と、高強度の特性が相俟っ
て、次世代の高温・高圧環境下で使用される材料として
期待されている。
【００１１】ところが、これらの新しい耐熱材料は、そ
の優れた高温強度ゆえに溶接が困難であり、特に溶接金
属あるいは溶接ボンドの硬度が高くなる傾向にあり、し
ばしば長時間の溶接後熱処理を適用しない場合には安全
基準を満足できない材料も散見される。
の優れた高温強度ゆえに溶接が困難であり、特に溶接金
属あるいは溶接ボンドの硬度が高くなる傾向にあり、し
ばしば長時間の溶接後熱処理を適用しない場合には安全
基準を満足できない材料も散見される。
【００１２】加えて、最近では都市ゴミやその他の難燃
性物質あるいは化学物質を燃料とするボイラープラント
も計画されており、これらの極めて腐食性の強いボイラ
ーにおいては超合金、Ｎｉ基合金、更にはこれら合金と
上述の新フェライト系耐熱鋼を積層した、いわゆる二重
管が使用される。これらの高耐食鋼からなる鋼管は、ボ
イラープラントに導入する際に、有効な接合方法がな
く、現在では極めて高価なＮｉ基合金を大量に簡単に肉
盛り溶接方法で溶着し、更に再度鋼管全体を熱処理し
て、溶接開先を加工した後ではじめて溶接するといっ
た、高コスト施工法に頼らざるを得ない現状にある。
性物質あるいは化学物質を燃料とするボイラープラント
も計画されており、これらの極めて腐食性の強いボイラ
ーにおいては超合金、Ｎｉ基合金、更にはこれら合金と
上述の新フェライト系耐熱鋼を積層した、いわゆる二重
管が使用される。これらの高耐食鋼からなる鋼管は、ボ
イラープラントに導入する際に、有効な接合方法がな
く、現在では極めて高価なＮｉ基合金を大量に簡単に肉
盛り溶接方法で溶着し、更に再度鋼管全体を熱処理し
て、溶接開先を加工した後ではじめて溶接するといっ
た、高コスト施工法に頼らざるを得ない現状にある。
【００１３】こうした難溶接性耐熱材料を接合する有効
な工業技術は、まさしく同分野において渇望されてお
り、またその研究には膨大な時間と経費が費やされてき
た。その解決策の一つとして極めて有望と考えられてい
るのが本発明を含む液相拡散接合であり、高温で使用す
るロケットエンジンのノズル、Ｔｉ合金製の宇宙往還機
のランディングギヤ等、高温強度、信頼性の要求される
部位にこれまで試験的に使用されてきた。しかし、実際
の発電プラント用の材料に液相拡散接合技術が適用され
た例は殆どない。
な工業技術は、まさしく同分野において渇望されてお
り、またその研究には膨大な時間と経費が費やされてき
た。その解決策の一つとして極めて有望と考えられてい
るのが本発明を含む液相拡散接合であり、高温で使用す
るロケットエンジンのノズル、Ｔｉ合金製の宇宙往還機
のランディングギヤ等、高温強度、信頼性の要求される
部位にこれまで試験的に使用されてきた。しかし、実際
の発電プラント用の材料に液相拡散接合技術が適用され
た例は殆どない。
【００１４】また特に新しい、Ｗを含有した高強度耐熱
鋼を接合するためには、従来のＮｉ基合金を接合するた
めの液相拡散接合用合金箔では、その含有合金成分が大
きく被接合材料と異なっていることから均一な機械的特
性が達成できず、なおかつ酸化雰囲気中での接合が不可
能であるために、健全な接合継手および低コストを同時
に達成することが不可能であることは、その化学組成か
ら明らかである。
鋼を接合するためには、従来のＮｉ基合金を接合するた
めの液相拡散接合用合金箔では、その含有合金成分が大
きく被接合材料と異なっていることから均一な機械的特
性が達成できず、なおかつ酸化雰囲気中での接合が不可
能であるために、健全な接合継手および低コストを同時
に達成することが不可能であることは、その化学組成か
ら明らかである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な従
来技術の達成し得なかった課題、すなわち高温環境で使
用される耐熱鋼および耐熱鋼管の接合を、新しい液相拡
散接合技術によって達成することを可能ならしめるもの
であって、酸化雰囲気中で耐熱鋼を液相拡散接合し、信
頼性の高い、耐熱特性に優れた接合継手を実現するため
の液相拡散接合用合金箔を提供することを目的としたも
のである。
来技術の達成し得なかった課題、すなわち高温環境で使
用される耐熱鋼および耐熱鋼管の接合を、新しい液相拡
散接合技術によって達成することを可能ならしめるもの
であって、酸化雰囲気中で耐熱鋼を液相拡散接合し、信
頼性の高い、耐熱特性に優れた接合継手を実現するため
の液相拡散接合用合金箔を提供することを目的としたも
のである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の知見に基
づいてなされたもので、その要旨とするところは、質量
％で、Ｓｉ：６．０〜１５．０％、Ｍｎ：０．１〜２．
０％、Ｃｒ：０．５０〜３０．０％、Ｍｏ：０．１０〜
５．０％、Ｖ：０．５０〜１０．０％、Ｎｂ：０．０２
〜１．０％、Ｗ：０．１０〜５．０％、Ｎ：０．０１〜
０．５％、Ｂ：０．１０〜５．０％を含有し、あるいは
更にＣ：０．００５〜１．０％を含有し、または更にお
よびＴｉ：０．０１〜５．０％、Ｚｒ：０．０１〜５．
０％の１種または２種を含有し、残部Ｎｉおよび不純物
成分からなる組成を有し、厚さが３．０〜３００μｍで
あることを特徴とする、酸化雰囲気中で接合可能な耐熱
材料用液相拡散接合合金箔、あるいは以上の組成を有す
る実質的にガラス質である酸化雰囲気中で接合可能な耐
熱材料用液相拡散接合合金箔である。
づいてなされたもので、その要旨とするところは、質量
％で、Ｓｉ：６．０〜１５．０％、Ｍｎ：０．１〜２．
０％、Ｃｒ：０．５０〜３０．０％、Ｍｏ：０．１０〜
５．０％、Ｖ：０．５０〜１０．０％、Ｎｂ：０．０２
〜１．０％、Ｗ：０．１０〜５．０％、Ｎ：０．０１〜
０．５％、Ｂ：０．１０〜５．０％を含有し、あるいは
更にＣ：０．００５〜１．０％を含有し、または更にお
よびＴｉ：０．０１〜５．０％、Ｚｒ：０．０１〜５．
０％の１種または２種を含有し、残部Ｎｉおよび不純物
成分からなる組成を有し、厚さが３．０〜３００μｍで
あることを特徴とする、酸化雰囲気中で接合可能な耐熱
材料用液相拡散接合合金箔、あるいは以上の組成を有す
る実質的にガラス質である酸化雰囲気中で接合可能な耐
熱材料用液相拡散接合合金箔である。
【００１７】なお、本発明において「酸化雰囲気」とあ
るは、接合雰囲気中に体積％で０．１％以上の酸素ガス
を含有し、酸素分圧が１０-3atm 以上、すなわち還元性
のガス、例えばＨ2 ，Ｈ2 Ｓ，水蒸気その他を含有して
いる場合でも酸化力が酸素濃度相当で０．１％以上であ
る雰囲気を意味している。また「融点」とあるは、２元
以上の合金においては、その状態図上での固相線を、特
に断わらない限りにおいて意味するものとする。以下本
発明を詳細に説明する。
るは、接合雰囲気中に体積％で０．１％以上の酸素ガス
を含有し、酸素分圧が１０-3atm 以上、すなわち還元性
のガス、例えばＨ2 ，Ｈ2 Ｓ，水蒸気その他を含有して
いる場合でも酸化力が酸素濃度相当で０．１％以上であ
る雰囲気を意味している。また「融点」とあるは、２元
以上の合金においては、その状態図上での固相線を、特
に断わらない限りにおいて意味するものとする。以下本
発明を詳細に説明する。
【００１８】
【作用】最初に本発明において各成分範囲を前記のごと
く限定した理由を以下に述べる。まずＳｉは基材のＮｉ
の融点を降下させるのに有効な元素であり、本発明の合
金箔はＶを多く含有することが特徴であるために融点が
比較的高くなり接合時間が長くなることを防止するため
に６．０％以上添加することが必要である。しかしなが
ら１５．０％超の添加では、酸化雰囲気中での液相拡散
接合の際にインサートメタル中にＳｉを含む粗大な酸化
物を生成し、接合部強度および靭性を劣化させる場合が
あるので成分範囲を６．０〜１５．０％に限定した。
く限定した理由を以下に述べる。まずＳｉは基材のＮｉ
の融点を降下させるのに有効な元素であり、本発明の合
金箔はＶを多く含有することが特徴であるために融点が
比較的高くなり接合時間が長くなることを防止するため
に６．０％以上添加することが必要である。しかしなが
ら１５．０％超の添加では、酸化雰囲気中での液相拡散
接合の際にインサートメタル中にＳｉを含む粗大な酸化
物を生成し、接合部強度および靭性を劣化させる場合が
あるので成分範囲を６．０〜１５．０％に限定した。
【００１９】Ｍｎは、基材のＮｉに固溶して強度を上昇
させる効果を有する。０．１％未満では効果がなく、２
％超では強度が上昇し過ぎるために接合部の靭性を損な
うため、その添加範囲を０．１〜２．０％とした。
させる効果を有する。０．１％未満では効果がなく、２
％超では強度が上昇し過ぎるために接合部の靭性を損な
うため、その添加範囲を０．１〜２．０％とした。
【００２０】Ｃｒは高温環境で使用される鋼および合金
の耐食性、耐酸化性を高める上で極めて重要であり、か
つ鋼の焼き入れ性を向上させる元素である。充分な耐食
性と焼き入れ性を接合継手に付与するために０．５０％
が必要であり、３０．０％を超えて添加すると合金箔の
融点が著しく上昇してしまい、製造性を悪化させ、液相
拡散接合温度を実用的な範囲を逸脱した極めて高い温
度、すなわち１４００℃以上に高めてしまうため、その
添加範囲を０．５０〜３０．０％とした。
の耐食性、耐酸化性を高める上で極めて重要であり、か
つ鋼の焼き入れ性を向上させる元素である。充分な耐食
性と焼き入れ性を接合継手に付与するために０．５０％
が必要であり、３０．０％を超えて添加すると合金箔の
融点が著しく上昇してしまい、製造性を悪化させ、液相
拡散接合温度を実用的な範囲を逸脱した極めて高い温
度、すなわち１４００℃以上に高めてしまうため、その
添加範囲を０．５０〜３０．０％とした。
【００２１】ＭｏもＣｒと同様に継手の耐食性を向上さ
せるのに不可欠の元素であり、特に耐応力腐食割れ特性
向上に効果がある。また、高温では固溶強化によって継
手のクリープ強度を向上させることから、本発明の合金
箔の効果を著しく高める。０．１０％未満では効果がな
く、５．０％を超えて添加した場合には本発明の拡散元
素であるＢとの間にＦｅ2 ＭｏＢ2 型もしくはＦｅ2 Ｍ
ｏＢ4 型の高融点硼化物を粒界上に析出させるため、添
加範囲を０．１０〜５．０％とした。
せるのに不可欠の元素であり、特に耐応力腐食割れ特性
向上に効果がある。また、高温では固溶強化によって継
手のクリープ強度を向上させることから、本発明の合金
箔の効果を著しく高める。０．１０％未満では効果がな
く、５．０％を超えて添加した場合には本発明の拡散元
素であるＢとの間にＦｅ2 ＭｏＢ2 型もしくはＦｅ2 Ｍ
ｏＢ4 型の高融点硼化物を粒界上に析出させるため、添
加範囲を０．１０〜５．０％とした。
【００２２】ＶはＣｒ含有合金表面のＣｒの酸化皮膜を
溶融・球状化させ、溶融インサートメタルと合金の濡れ
を良くし、Ｂの拡散がＣｒ酸化皮膜によって阻害される
ことを防止することで酸化雰囲気中における液相拡散接
合を実現させる極めて重要な元素である。その添加量は
０．５０％未満ではＣｒの酸化皮膜を溶融させるに不十
分であるために効果がなく、１０．０％を超えて添加す
るとインサートメタルの融点が１３００℃を超えてしま
い、液相拡散接合が実質的に不可能となるため０．５０
〜１０．０％の範囲とした。
溶融・球状化させ、溶融インサートメタルと合金の濡れ
を良くし、Ｂの拡散がＣｒ酸化皮膜によって阻害される
ことを防止することで酸化雰囲気中における液相拡散接
合を実現させる極めて重要な元素である。その添加量は
０．５０％未満ではＣｒの酸化皮膜を溶融させるに不十
分であるために効果がなく、１０．０％を超えて添加す
るとインサートメタルの融点が１３００℃を超えてしま
い、液相拡散接合が実質的に不可能となるため０．５０
〜１０．０％の範囲とした。
【００２３】Ｎｂは炭化物、窒化物あるいは炭窒化物と
して基材中に微細析出し、特に継手の高温クリープ強度
向上に効果がある。０．０２％未満ではＮｂは主に酸化
物として被接合材料表面の酸化と反応して失われてしま
い、添加効果が少なく、１．０％を超えて添加すると粒
界偏析を引き起こし、継手を脆化させるため、０．０２
〜１．０％の添加範囲を設定した。
して基材中に微細析出し、特に継手の高温クリープ強度
向上に効果がある。０．０２％未満ではＮｂは主に酸化
物として被接合材料表面の酸化と反応して失われてしま
い、添加効果が少なく、１．０％を超えて添加すると粒
界偏析を引き起こし、継手を脆化させるため、０．０２
〜１．０％の添加範囲を設定した。
【００２４】Ｗは固溶強化によって材料の高温クリープ
強度を著しく高める元素であり、最近の高クリープ強度
を呈する耐熱材料と継手との機械的特性を一致させるた
めにも不可欠の元素である。０．１０％未満では効果が
なく、５．０％超では樹枝状晶間偏析に起因する粗大Ｌ
ａｖｅｓ相析出によって材料の高温強度がかえって低下
するため、その添加範囲を０．１０〜５．０％とした。
強度を著しく高める元素であり、最近の高クリープ強度
を呈する耐熱材料と継手との機械的特性を一致させるた
めにも不可欠の元素である。０．１０％未満では効果が
なく、５．０％超では樹枝状晶間偏析に起因する粗大Ｌ
ａｖｅｓ相析出によって材料の高温強度がかえって低下
するため、その添加範囲を０．１０〜５．０％とした。
【００２５】ＮはＮｂあるいはＶと炭化物、窒化物ある
いは炭窒化物を形成し、基材中に微細に析出して材料の
高温強度を飛躍的に高める元素である。０．０１％未満
では効果が不十分であり、０．５％を超えて添加すると
本発明の主要拡散元素であるＢとの間にＢＮを形成し、
粗大析出して継手の靭性を損なうので、０．０１〜０．
５％を添加範囲に定めた。
いは炭窒化物を形成し、基材中に微細に析出して材料の
高温強度を飛躍的に高める元素である。０．０１％未満
では効果が不十分であり、０．５％を超えて添加すると
本発明の主要拡散元素であるＢとの間にＢＮを形成し、
粗大析出して継手の靭性を損なうので、０．０１〜０．
５％を添加範囲に定めた。
【００２６】Ｂは液相拡散接合を達成するために必要な
等温凝固を実現するための拡散原子として、あるいは基
材のＮｉの融点を被接合材よりも低くするために必要な
元素であり、それぞれの目的のためには０．１０％以上
含有させることが必要であるが、本発明者らは詳細な研
究によって５．０％を超えて含有させると接合部近傍Ｍ
ｏ，Ｃｒ含有合金側の結晶粒径に５μｍ以上の粗大な硼
化物が生成し、接合部強度が著しく低下することを見い
だしたので、０．１０〜５．０％とした。このＢ含有量
が低いこともまた本発明の特徴の一つである。
等温凝固を実現するための拡散原子として、あるいは基
材のＮｉの融点を被接合材よりも低くするために必要な
元素であり、それぞれの目的のためには０．１０％以上
含有させることが必要であるが、本発明者らは詳細な研
究によって５．０％を超えて含有させると接合部近傍Ｍ
ｏ，Ｃｒ含有合金側の結晶粒径に５μｍ以上の粗大な硼
化物が生成し、接合部強度が著しく低下することを見い
だしたので、０．１０〜５．０％とした。このＢ含有量
が低いこともまた本発明の特徴の一つである。
【００２７】以上が本発明の基本成分であるが、本発明
においてはこの他にそれぞれの用途に応じて、（Ａ）
Ｃ：０．００５〜１．０％、および／または、（Ｂ）Ｔ
ｉ：０．０１〜５．０％、Ｚｒ：０．０１〜５．０％の
１種または２種以上を必要に応じて含有させることがで
きる。Ｃは炭化物形成元素、具体的には本発明における
Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，ＣｒそしてＴｉ，Ｚｒ等と安定な
炭化物を形成し、適当な熱処理を施すことによって鋼中
に微細に分散して継手のクリープ破断強度を高める。同
時に金属材料中に格子間原子として侵入型に固溶し、材
料の強度を向上させる。従って、強度の高い材料を接合
する接合継手の機械的特性を被接合材並みに上昇させる
ために有用で、効果的である。０．００５％未満では強
度上昇効果が十分に発現せず、１．０％を超えて添加す
ると炭化物がクリープ強度向上をかえって阻害する程度
に粗大化してしまうため、添加範囲を０．００５〜１．
０％とした。
においてはこの他にそれぞれの用途に応じて、（Ａ）
Ｃ：０．００５〜１．０％、および／または、（Ｂ）Ｔ
ｉ：０．０１〜５．０％、Ｚｒ：０．０１〜５．０％の
１種または２種以上を必要に応じて含有させることがで
きる。Ｃは炭化物形成元素、具体的には本発明における
Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，ＣｒそしてＴｉ，Ｚｒ等と安定な
炭化物を形成し、適当な熱処理を施すことによって鋼中
に微細に分散して継手のクリープ破断強度を高める。同
時に金属材料中に格子間原子として侵入型に固溶し、材
料の強度を向上させる。従って、強度の高い材料を接合
する接合継手の機械的特性を被接合材並みに上昇させる
ために有用で、効果的である。０．００５％未満では強
度上昇効果が十分に発現せず、１．０％を超えて添加す
ると炭化物がクリープ強度向上をかえって阻害する程度
に粗大化してしまうため、添加範囲を０．００５〜１．
０％とした。
【００２８】ＴｉおよびＺｒは、ＴｉX ＯY としてある
いはＺｒＯ2 として、酸化雰囲気中での液相拡散接合時
に、継手部分の金属中に侵入してくる酸素原子を捕獲固
定し、接合時のアプセットの際に継手外へスラグとして
排出されることで、継手を洗浄化する効果を有する。ま
た、添加量が高い場合には更に、炭素と結合して微細炭
化物として析出し、継手の高温クリープ強度向上に寄与
する。何れも０．０１％未満では効果に乏しく、５．０
％を超えて添加すると、特に粒界にそって偏析し、継手
を著しく脆化させるため、添加範囲を０．０１〜５．０
％に設定した。上述の各合金成分はそれぞれ単独に添加
しても、あるいは併用して添加しても良い。
いはＺｒＯ2 として、酸化雰囲気中での液相拡散接合時
に、継手部分の金属中に侵入してくる酸素原子を捕獲固
定し、接合時のアプセットの際に継手外へスラグとして
排出されることで、継手を洗浄化する効果を有する。ま
た、添加量が高い場合には更に、炭素と結合して微細炭
化物として析出し、継手の高温クリープ強度向上に寄与
する。何れも０．０１％未満では効果に乏しく、５．０
％を超えて添加すると、特に粒界にそって偏析し、継手
を著しく脆化させるため、添加範囲を０．０１〜５．０
％に設定した。上述の各合金成分はそれぞれ単独に添加
しても、あるいは併用して添加しても良い。
【００２９】合金箔の結晶構造をガラス質としたのは本
発明の合金箔が液相拡散接合時に均一に溶融する必要が
あるためである。不均一な組成で、含有合金成分の偏析
がある場合にはインサートメタルの融点が接合部の位置
によって異なることとなり、均質な接合界面を得られな
いためである。いうまでもなく、均質な組成と合金箔を
容易に得られる場合には結晶構造はガラス質である必要
はない。
発明の合金箔が液相拡散接合時に均一に溶融する必要が
あるためである。不均一な組成で、含有合金成分の偏析
がある場合にはインサートメタルの融点が接合部の位置
によって異なることとなり、均質な接合界面を得られな
いためである。いうまでもなく、均質な組成と合金箔を
容易に得られる場合には結晶構造はガラス質である必要
はない。
【００３０】本発明の液相拡散接合用合金箔はインサー
トメタルとして種々の形状で提供することが可能であ
る。例えば請求項１乃至４の何れかの成分を有する合金
を液体急冷法によって箔はとすることは本発明の化学成
分から十分に可能であるし、また最も適している。ここ
で採用される基本的製造方法は合金の溶湯をノズルを介
して冷却基板状に噴出し、熱的接触によって冷却凝固さ
せる液体急冷法のうち、いわゆる単ロール法が適してい
る。もちろん、ドラムの内壁を使う遠心急冷法やエンド
レスタイプのベルトを使用する方法や、これらの改良
型、例えば補助ロールや、ロール表面温度制御装置を付
属させた方法、あるいは減圧下ないし、真空中または不
活性ガス中での鋳造もそれに含まれる。また、一対のロ
ール間に溶湯を注入して急冷凝固させる双ロール法も適
用できる。また、本発明の合金は、真空溶解、鋳造して
通常の方法で圧延、焼鈍した、箔の形態で提供すること
もまた可能である。
トメタルとして種々の形状で提供することが可能であ
る。例えば請求項１乃至４の何れかの成分を有する合金
を液体急冷法によって箔はとすることは本発明の化学成
分から十分に可能であるし、また最も適している。ここ
で採用される基本的製造方法は合金の溶湯をノズルを介
して冷却基板状に噴出し、熱的接触によって冷却凝固さ
せる液体急冷法のうち、いわゆる単ロール法が適してい
る。もちろん、ドラムの内壁を使う遠心急冷法やエンド
レスタイプのベルトを使用する方法や、これらの改良
型、例えば補助ロールや、ロール表面温度制御装置を付
属させた方法、あるいは減圧下ないし、真空中または不
活性ガス中での鋳造もそれに含まれる。また、一対のロ
ール間に溶湯を注入して急冷凝固させる双ロール法も適
用できる。また、本発明の合金は、真空溶解、鋳造して
通常の方法で圧延、焼鈍した、箔の形態で提供すること
もまた可能である。
【００３１】合金箔の厚みは薄いほど接合部近傍におけ
る機械的特性の変化が少なく、接合に要する時間も短か
いので液相拡散接合に有利であるが、３．０μｍ未満の
場合にはＶの絶対量が被接合材合金表面のＣｒ酸化皮膜
を無害化するに不十分となり、３００．０μｍ以上では
液相拡散接合終了までに要する時間が１０時間以上とな
ってしまい、実用的でないことから３．０〜３００．０
μｍの厚みとした。
る機械的特性の変化が少なく、接合に要する時間も短か
いので液相拡散接合に有利であるが、３．０μｍ未満の
場合にはＶの絶対量が被接合材合金表面のＣｒ酸化皮膜
を無害化するに不十分となり、３００．０μｍ以上では
液相拡散接合終了までに要する時間が１０時間以上とな
ってしまい、実用的でないことから３．０〜３００．０
μｍの厚みとした。
【００３２】本発明は液相拡散接合用の合金箔に関する
ものであるが、大気中で接合が可能であることから、本
発明合金箔をろう付け、半田づけ等の接合法に応用する
こともまた可能であり、有用である。
ものであるが、大気中で接合が可能であることから、本
発明合金箔をろう付け、半田づけ等の接合法に応用する
こともまた可能であり、有用である。
【００３３】
【実施例】表１に示すように請求項１乃至４の何れかの
組成を有する合金約１００ｇを、（１）単ロール法（Ｃ
ｕ合金製３００mm径）にて急冷し、あるいは、（２）真
空溶解炉で溶製し、鋳造した後に通常の方法で熱間圧延
して、板幅２〜２１５mm、板厚５０．０μｍの箔とし
た。なお、熱間圧延により製造した箔は７００℃で１０
時間、均一化焼鈍して巨視的な成分の不均一をなくし
た。急冷箔の鋳造は、ロール周速を５．０〜１５．０ｍ
／ｓの間に保持して行った。何れの方法を使用したかは
表１に示した。表中のＭＥＴＨＯＤの欄が製造方法の種
類を示しており、「１」とあるのは上記（１）の方法
を、「２」とあるのは上記（２）の方法をそれぞれ用い
た。得られた箔は板幅と板厚をそれぞれ５点測定して、
上記の寸法が得られていることを確認した後にＤＴＡ
（示差熱分析装置）にて融点を測定した。融点は表１に
同時に示してある。
組成を有する合金約１００ｇを、（１）単ロール法（Ｃ
ｕ合金製３００mm径）にて急冷し、あるいは、（２）真
空溶解炉で溶製し、鋳造した後に通常の方法で熱間圧延
して、板幅２〜２１５mm、板厚５０．０μｍの箔とし
た。なお、熱間圧延により製造した箔は７００℃で１０
時間、均一化焼鈍して巨視的な成分の不均一をなくし
た。急冷箔の鋳造は、ロール周速を５．０〜１５．０ｍ
／ｓの間に保持して行った。何れの方法を使用したかは
表１に示した。表中のＭＥＴＨＯＤの欄が製造方法の種
類を示しており、「１」とあるのは上記（１）の方法
を、「２」とあるのは上記（２）の方法をそれぞれ用い
た。得られた箔は板幅と板厚をそれぞれ５点測定して、
上記の寸法が得られていることを確認した後にＤＴＡ
（示差熱分析装置）にて融点を測定した。融点は表１に
同時に示してある。
【００３４】次に化学分析で成分を同定した。表１はそ
の分析結果で、単位は質量％である。各箔は何れもＮｉ
を基材としており、各成分の和と１００％との差がＮｉ
と不可避の不純物の合計濃度を意味する。各箔の結晶構
造は上記の製造条件においては非晶質、結晶質、および
部分的に結晶質と非晶質の混じった構造の何れかになる
が、何れの構造をとるかはその組成で決定される。
の分析結果で、単位は質量％である。各箔は何れもＮｉ
を基材としており、各成分の和と１００％との差がＮｉ
と不可避の不純物の合計濃度を意味する。各箔の結晶構
造は上記の製造条件においては非晶質、結晶質、および
部分的に結晶質と非晶質の混じった構造の何れかになる
が、何れの構造をとるかはその組成で決定される。
【００３５】表２に、本発明合金箔に対する比較合金箔
の成分とその特性を示した。続いて表１の合計６５の請
求項１乃至５を満足するインサートメタルおよび表２の
比較インサートメタル（従来型インサートメタルを含
む）を用いて液相拡散接合を実施した。表２の各箔の基
材は何れもＮｉであり、各成分の和と１００％との差が
Ｎｉと不可避の不純物の合計濃度を意味する。表２の箔
の製造方法も表１の本発明箔の場合と全く同様に明示し
てある。
の成分とその特性を示した。続いて表１の合計６５の請
求項１乃至５を満足するインサートメタルおよび表２の
比較インサートメタル（従来型インサートメタルを含
む）を用いて液相拡散接合を実施した。表２の各箔の基
材は何れもＮｉであり、各成分の和と１００％との差が
Ｎｉと不可避の不純物の合計濃度を意味する。表２の箔
の製造方法も表１の本発明箔の場合と全く同様に明示し
てある。
【００３６】試験片形状は図１に示すごとく１００mm厚
×１０００mm幅×２０００mm長で、Ｃｒ含有フェライト
系耐熱鋼、オーステナイト系耐熱鋼、および６２％Ｎｉ
基高耐食耐熱合金をそれぞれ用意し、図２に示すごとく
間にインサートメタルを挟み込んだ。表３に液相拡散接
合に用いた被接合材化学成分を示した。図において１，
２は被接合材（炭素鋼、合金鋼）、３は液相拡散接合用
合金（インサートメタル）である。インサートメタルの
厚みは３．０〜５００μｍとした。雰囲気は大気、接合
温度は各箔の融点直上〜融点＋５０℃の範囲とし、大型
加熱炉を用いて実質的に１０５０〜１３００℃で接合し
た。加圧は特に行っておらず、何れも自重で接合してい
る。接合時間は全て１時間とし、被接合材の強度、耐食
性、靭性を確保するために接合後の熱処理を焼き鈍し、
焼き入れ＋焼き鈍し、焼き鈍し＋焼き戻し、焼き入れ＋
焼き鈍し＋焼き戻しを適宜単独で、あるいは組み合わせ
て施した。これら熱処理の間に被接合材どうしの元素の
相互拡散が進行し、接合部の均質化が進んだが、インサ
ートメタル中のＢ量が少ないために析出物の生成、増
加、成長は殆ど見られなかった。次にＪＩＳ Ｇ−０６
０１−５「クラッド鋼板の超音波探傷試験法」に基づい
て試験片方式で接合部の健全性を調査したが、請求項１
乃至５を満足するインサートメタルを用いた全ての試験
片で被接合面積率は０％であった。
×１０００mm幅×２０００mm長で、Ｃｒ含有フェライト
系耐熱鋼、オーステナイト系耐熱鋼、および６２％Ｎｉ
基高耐食耐熱合金をそれぞれ用意し、図２に示すごとく
間にインサートメタルを挟み込んだ。表３に液相拡散接
合に用いた被接合材化学成分を示した。図において１，
２は被接合材（炭素鋼、合金鋼）、３は液相拡散接合用
合金（インサートメタル）である。インサートメタルの
厚みは３．０〜５００μｍとした。雰囲気は大気、接合
温度は各箔の融点直上〜融点＋５０℃の範囲とし、大型
加熱炉を用いて実質的に１０５０〜１３００℃で接合し
た。加圧は特に行っておらず、何れも自重で接合してい
る。接合時間は全て１時間とし、被接合材の強度、耐食
性、靭性を確保するために接合後の熱処理を焼き鈍し、
焼き入れ＋焼き鈍し、焼き鈍し＋焼き戻し、焼き入れ＋
焼き鈍し＋焼き戻しを適宜単独で、あるいは組み合わせ
て施した。これら熱処理の間に被接合材どうしの元素の
相互拡散が進行し、接合部の均質化が進んだが、インサ
ートメタル中のＢ量が少ないために析出物の生成、増
加、成長は殆ど見られなかった。次にＪＩＳ Ｇ−０６
０１−５「クラッド鋼板の超音波探傷試験法」に基づい
て試験片方式で接合部の健全性を調査したが、請求項１
乃至５を満足するインサートメタルを用いた全ての試験
片で被接合面積率は０％であった。
【００３７】更に図３に示す要領で板厚方向からＪＩＳ
Ａ−２号引張試験片を切り出し、各接合材ともインス
トロン型引張試験機を用いて常温で接合部破断相対強度
を調査した。接合部の引張破断強度は、被接合材の材
質、板厚、および使用環境条件等で決定されるが、本実
施例においては実用上の制限から４０kg／mm2 を最低必
要強度として仮に設定し、この値以上の破断強度が得ら
れた場合に十分な接合が実現したと判断した。実験結果
を表１に併記して示した。
Ａ−２号引張試験片を切り出し、各接合材ともインス
トロン型引張試験機を用いて常温で接合部破断相対強度
を調査した。接合部の引張破断強度は、被接合材の材
質、板厚、および使用環境条件等で決定されるが、本実
施例においては実用上の制限から４０kg／mm2 を最低必
要強度として仮に設定し、この値以上の破断強度が得ら
れた場合に十分な接合が実現したと判断した。実験結果
を表１に併記して示した。
【００３８】図４は接合部破断強度に与えるインサート
メタル中のＶの濃度の影響を表している。Ｖ濃度が質量
％で０．５％未満の場合には被接合材合金表面のＣｒ酸
化皮膜を十分に無害化できないために、接合部破断強度
が低いが、０．５％以上では接合部破断強度が母材並み
あるいは母材以上となっており、Ｖが効果的に作用して
Ｃｒ酸化皮膜を無害化している。しかしＶが１０．０％
を超えるとインサートメタルの融点が上昇するために接
合時間が不足して接合部破断強度が低下する。
メタル中のＶの濃度の影響を表している。Ｖ濃度が質量
％で０．５％未満の場合には被接合材合金表面のＣｒ酸
化皮膜を十分に無害化できないために、接合部破断強度
が低いが、０．５％以上では接合部破断強度が母材並み
あるいは母材以上となっており、Ｖが効果的に作用して
Ｃｒ酸化皮膜を無害化している。しかしＶが１０．０％
を超えるとインサートメタルの融点が上昇するために接
合時間が不足して接合部破断強度が低下する。
【００３９】図５は同様にＳｉと接合部破断強度の関係
を示した図である。Ｓｉが６．０％未満および１５．０
％超の場合では接合部破断強度が低く、６．０〜１５．
０％の場合には高い接合部破断強度を得られる。
を示した図である。Ｓｉが６．０％未満および１５．０
％超の場合では接合部破断強度が低く、６．０〜１５．
０％の場合には高い接合部破断強度を得られる。
【００４０】図６はＢと接合部破断強度の関係を示した
図である。Ｂが０．１％未満の場合にはインサートメタ
ルの融点が高いために、５．０％超の時には接合界面近
傍に生成する硼化物のために接合部破断強度が低下す
る。０．５〜５．０％のＢの場合には高い接合部破断強
度を得られる。
図である。Ｂが０．１％未満の場合にはインサートメタ
ルの融点が高いために、５．０％超の時には接合界面近
傍に生成する硼化物のために接合部破断強度が低下す
る。０．５〜５．０％のＢの場合には高い接合部破断強
度を得られる。
【００４１】図７はインサートメタルの厚みと接合部引
張強度４０kg／mm2 以上を確保するに必要な接合時間と
の関係を示した図である。厚みが３００μｍ以上の箔で
は本発明の成分範囲においては１０時間以上の接合時間
が必要となり、実用的ではないことが明らかである。
張強度４０kg／mm2 以上を確保するに必要な接合時間と
の関係を示した図である。厚みが３００μｍ以上の箔で
は本発明の成分範囲においては１０時間以上の接合時間
が必要となり、実用的ではないことが明らかである。
【００４２】表２は本発明合金箔に対する比較合金箔の
化学成分分析結果と融点、比較合金箔を用いて実施例と
全く同様な手法によって製造したクラッド鋼板の接合部
引張破断強度、更には作成した継手を７００℃にて１０
００時間大気酸化させ、継手表面に生じた酸化皮膜の厚
みＤを耐酸化性の指標として示した。この場合のＤのし
きい値は、５００〜６５０℃にて使用されるフェライト
系耐熱鋼の耐酸化特性を考慮して２０μｍとした。すな
わち、Ｄが２０μｍ以下であれば、継手の高温長時間耐
酸化特性は十分であると考える。なお、表１における請
求項１乃至５記載の本発明鋼は図８に示すごとく、常に
Ｄは２０μｍ以下であった。
化学成分分析結果と融点、比較合金箔を用いて実施例と
全く同様な手法によって製造したクラッド鋼板の接合部
引張破断強度、更には作成した継手を７００℃にて１０
００時間大気酸化させ、継手表面に生じた酸化皮膜の厚
みＤを耐酸化性の指標として示した。この場合のＤのし
きい値は、５００〜６５０℃にて使用されるフェライト
系耐熱鋼の耐酸化特性を考慮して２０μｍとした。すな
わち、Ｄが２０μｍ以下であれば、継手の高温長時間耐
酸化特性は十分であると考える。なお、表１における請
求項１乃至５記載の本発明鋼は図８に示すごとく、常に
Ｄは２０μｍ以下であった。
【００４３】表２の比較鋼において、第６６番箔はＢ含
有量が不足したために融点が１３００℃を超え、結果と
して破断強度が低かった例、第６７番箔はＢ含有量が高
く、接合部近傍被接合合金側に粗大な硼化物が多数生成
して接合部破断強度が著しく低下した例、第６８番箔、
第６９番箔はそれぞれＳｉ量が不足して融点が１３００
℃以上になった例と、Ｓｉ量が過多となって接合時に粗
大なＳｉＯ2 系酸化物がインサートメタル中に生成して
接合部破断強度が低下した例、７０番箔はＶ量が不足し
て被接合材合金表面に生成したＣｒ酸化皮膜が十分に無
害化されなかった例、７１番箔はＶ量が１０．０％を超
えたために、融点が極めて高くなり、液相拡散接合が十
分に行われなかった例、第７５番箔はＣｒ含有量が不足
して耐酸化性が劣化した例、第７３番箔はＭｏ含有量が
不足して耐酸化性が劣化した例、７４番，７５番箔はそ
れぞれＮｂ，Ｗが不足して接合継手の強度が不足した
例、第７６番箔はＷ含有量が過多となり、箔の融点が１
３００℃を超え、接合強度が不足した例、第７７番箔は
窒素が過多となり、拡散原子であるＢとの間に高融点の
粗大なＢＮを析出し、継手強度が低下した例である。
有量が不足したために融点が１３００℃を超え、結果と
して破断強度が低かった例、第６７番箔はＢ含有量が高
く、接合部近傍被接合合金側に粗大な硼化物が多数生成
して接合部破断強度が著しく低下した例、第６８番箔、
第６９番箔はそれぞれＳｉ量が不足して融点が１３００
℃以上になった例と、Ｓｉ量が過多となって接合時に粗
大なＳｉＯ2 系酸化物がインサートメタル中に生成して
接合部破断強度が低下した例、７０番箔はＶ量が不足し
て被接合材合金表面に生成したＣｒ酸化皮膜が十分に無
害化されなかった例、７１番箔はＶ量が１０．０％を超
えたために、融点が極めて高くなり、液相拡散接合が十
分に行われなかった例、第７５番箔はＣｒ含有量が不足
して耐酸化性が劣化した例、第７３番箔はＭｏ含有量が
不足して耐酸化性が劣化した例、７４番，７５番箔はそ
れぞれＮｂ，Ｗが不足して接合継手の強度が不足した
例、第７６番箔はＷ含有量が過多となり、箔の融点が１
３００℃を超え、接合強度が不足した例、第７７番箔は
窒素が過多となり、拡散原子であるＢとの間に高融点の
粗大なＢＮを析出し、継手強度が低下した例である。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
【表７】
【００５１】
【発明の効果】このように本発明は酸化雰囲気中におい
ても液相拡散接合が可能で、極めて破断強度の高い、耐
熱材料の液相拡散接合継手を実現する液相拡散接合用合
金箔を提供するもので、産業の発展に寄与するところ極
めて大なるものがある。
ても液相拡散接合が可能で、極めて破断強度の高い、耐
熱材料の液相拡散接合継手を実現する液相拡散接合用合
金箔を提供するもので、産業の発展に寄与するところ極
めて大なるものがある。
【図１】被接合材の模式図の一例。
【図２】液相拡散接合クラッド鋼板の組み立て要領を表
わす図。
わす図。
【図３】完成したクラッド鋼板と、接合部破断強度評価
用引張試験片採取要領図。
用引張試験片採取要領図。
【図４】インサートメタル中のＶ量と接合継手破断強度
の関係を表わす図。
の関係を表わす図。
【図５】インサートメタル中のＳｉ量と接合継手破断強
度の関係を表わす図。
度の関係を表わす図。
【図６】インサートメタル中のＢ量と接合継手破断強度
の関係を表わす図。
の関係を表わす図。
【図７】インサートメタルの厚みが液相拡散接合によっ
て４０kg／mm2 以上の破断強度を有する接合部を得るの
に要する接合時間に与える影響を表わす図。
て４０kg／mm2 以上の破断強度を有する接合部を得るの
に要する接合時間に与える影響を表わす図。
【図８】本発明鋼の７００℃、１０００時間での耐高温
酸化特性の指標としてのＤの値の一例を示した図であ
る。
酸化特性の指標としてのＤの値の一例を示した図であ
る。
１ 被接合材（炭素鋼） ２ 被接合材（合金鋼） ３ 液相拡散接合用合金箔（インサートメタル） ４ 接合部破断強度調査用引張試験片 ５ 液相拡散接合済みクラッド鋼板 ｘ クラッド鋼板幅方向 ｙ クラッド鋼板長さ方向 ｚ クラッド鋼板板厚方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筌場 寛 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (5)
- 【請求項１】 質量％で、 Ｓｉ：６．０〜１５．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：０．５０〜３０．０％、 Ｍｏ：０．１０〜５．０％、 Ｖ ：０．５０〜１０．０％、 Ｎｂ：０．０２〜１．０％、 Ｗ ：０．１０〜５．０％、 Ｎ ：０．０１〜０．５％、 Ｂ ：０．１０〜５．０％を含有し、残部Ｎｉおよび不
純物成分からなる組成を有し、厚さが３．０〜３００μ
ｍであることを特徴とする、酸化雰囲気中で接合可能な
耐熱材料用液相拡散接合合金箔。 - 【請求項２】 質量％で、 Ｓｉ：６．０〜１５．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：０．５０〜３０．０％、 Ｍｏ：０．１０〜５．０％、 Ｖ ：０．５０〜１０．０％、 Ｎｂ：０．０２〜１．０％、 Ｗ ：０．１０〜５．０％、 Ｎ ：０．０１〜０．５％、 Ｂ ：０．１０〜５．０％、 Ｃ ：０．００５〜１．０％を含有し、残部Ｎｉおよび
不純物成分からなる組成を有し、厚さが３．０〜３００
μｍであることを特徴とする、酸化雰囲気中で接合可能
な耐熱材料用液相拡散接合合金箔。 - 【請求項３】 質量％で、 Ｓｉ：６．０〜１５．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：０．５０〜３０．０％、 Ｍｏ：０．１０〜５．０％、 Ｖ ：０．５０〜１０．０％、 Ｎｂ：０．０２〜１．０％、 Ｗ ：０．１０〜５．０％、 Ｎ ：０．０１〜０．５％、 Ｂ ：０．１０〜５．０％を含有し、更に Ｔｉ：０．０１〜５．０％、 Ｚｒ：０．０１〜５．０％の１種または２種を含有し、
残部Ｎｉおよび不純物成分からなる組成を有し、厚さが
３．０〜３００μｍであることを特徴とする、酸化雰囲
気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔。 - 【請求項４】 質量％で、 Ｓｉ：６．０〜１５．０％、 Ｍｎ：０．１〜２．０％、 Ｃｒ：０．５０〜３０．０％、 Ｍｏ：０．１０〜５．０％、 Ｖ ：０．５０〜１０．０％、 Ｎｂ：０．０２〜１．０％、 Ｗ ：０．１０〜５．０％、 Ｎ ：０．０１〜０．５％、 Ｂ ：０．１０〜５．０％、 Ｃ ：０．００５〜１．０％を含有し、更に Ｔｉ：０．０１〜５．０％、 Ｚｒ：０．０１〜５．０％の１種または２種を含有し、
残部Ｎｉおよび不純物成分からなる組成を有し、厚さが
３．０〜３００μｍであることを特徴とする、酸化雰囲
気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔。 - 【請求項５】 実質的にガラス質である請求項１，２，
３あるいは４のいずれかに記載の酸化雰囲気中で接合可
能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6059406A JP2820613B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 酸化雰囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔 |
| KR1019960705331A KR970702381A (ko) | 1994-03-29 | 1995-03-29 | 산화 분위기 속에서 접합 가능한 내열 재료용 액상 확산 접합 합금박(LIQUIDPHASE DIFFUSION BONDING ALLOY FOIL FOR HEAT-RESISTANT MATE-RIAL WHICH IS JOINABLE lN OXIDIZING ATMOSPHERE) |
| EP95913372A EP0757111A4 (en) | 1994-03-29 | 1995-03-29 | LIQUID-PHASE DIFFUSION-ALLOY ALLOY FILM FOR HEAT-RESISTANT MATERIAL TO BE CONNECTED IN OXIDATION |
| US08/716,314 US5759300A (en) | 1994-03-29 | 1995-03-29 | Liquid-phase diffusion bonding alloy foils for joining heat-resistant metals in oxidizing atmospheres |
| CN95192265A CN1144542A (zh) | 1994-03-29 | 1995-03-29 | 可在氧化气氛中接合的耐热材料用的液相扩散接合合金箔 |
| PCT/JP1995/000594 WO1995026419A1 (fr) | 1994-03-29 | 1995-03-29 | Feuille d'alliage de soudure par diffusion en phase liquide pour materiau resistant a la chaleur pouvant etre soude en atmosphere oxydante |
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|---|---|---|---|
| JP6059406A JP2820613B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 酸化雰囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268521A true JPH07268521A (ja) | 1995-10-17 |
| JP2820613B2 JP2820613B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=13112376
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6059406A Expired - Fee Related JP2820613B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 酸化雰囲気中で接合可能な耐熱材料用液相拡散接合合金箔 |
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| KR (1) | KR970702381A (ja) |
| CN (1) | CN1144542A (ja) |
| WO (1) | WO1995026419A1 (ja) |
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| JP2009131904A (ja) * | 2009-03-09 | 2009-06-18 | Nippon Steel Corp | 機械部品の液相拡散接合方法 |
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