JPS5816794A - Ni−Cr−Fe−Mo系合金の一時的液相接合用ろう材 - Google Patents

Ni−Cr−Fe−Mo系合金の一時的液相接合用ろう材

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JPS5816794A
JPS5816794A JP11310881A JP11310881A JPS5816794A JP S5816794 A JPS5816794 A JP S5816794A JP 11310881 A JP11310881 A JP 11310881A JP 11310881 A JP11310881 A JP 11310881A JP S5816794 A JPS5816794 A JP S5816794A
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brazing
filler metal
brazing filler
brazing material
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正樹 森川
Hideaki Yoshida
秀昭 吉田
Toshiharu Hiji
臂 利玄
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent
    • B23K35/304Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

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】 この発明は、N1基耐熱耐食合金として広く用いられて
いるxxxxxxを一時的液相接合(Tran−sie
nt Liquid Phase B、o、nd、in
g)によって接合するためのろう材に関するものである
一時的液相接合(以下、jLP接合と略称する)法とは
、米国特許第3,678.5’i’O号明細書に開示さ
れている接合法を称するものであり、まず、被接合材で
ある母材の接合面に特定の成分組成をもったろう材をは
さみ、接合温度まで加熱すると、+!−。
ろう材が溶融し、液層となって接合面のすき間を満すが
、この状態で液層と母材の間で元素の相互の高速拡散が
行なわれるようになり、これによって液層の成分組成は
変化し、母材の成分組成に近づくことによって等温凝固
(温度が一定のまま成分変化によシ固相となる)が起シ
、接合部は液層が消失し、固相となシ、さらに拡散が進
むことによシ、接合部は、成分組成も組織も母材に一致
するまで同化するようになるという接合法である。
上述のようなTLP接合においては、特に、使用するろ
う材が接合部の特性を決定する重要な因子となることが
知られておシ、このために通常はろう材として、母材の
成分組成に融点低下元素であるB、Si、およびP等を
添加してその融点を母材の融点より50〜200℃程度
低下させたものを使用して、母材との調和を計っていた
しかしながら、かかるTLP接合法をxxxxxxの接
合に適用しようとすると、該xxxxxXは、Cr:1
9〜29チ(以下処は重量係とする)、Co: 0.1
〜3.0%、 Mo: ’i’ 〜11 %、 W :
 0.1〜1.2%、 Fe: 16〜21 %、 M
n: 12 %以下、 Si:1.2%以下、・C:0
.03〜0.2裂、13:0.02チ未満、およびN1
と不可避不純物:残シから構成される成分組成を有して
いる関係上ζその接合用ろう材として上記xxxxx 
xの組成にB、Si。
およびPを添加したものを調製することになるが、この
結果のろう材は非常に脆く、かつ硬いので、実用に際し
ては母材の接合面に塗布した状態で使用しなければなら
ず、このために、粉砕して粉末とする必要が生ずる。そ
して、このようにろう材を粉末状とすると、接合作業の
際の酸化が著しくなり、その結果、接合部に酸化物が残
存しやすく、接合強度が劣る原因になるという不都合を
生ずるものであった。
そこで本発明者等は、この′ようにろう材を酸化させる
ことなく、良好な接合部を得るTL・P接合法を見出す
べく研究を行なった結果、マグネトロンスパッタリング
法によってろう材を母材の接合面に薄く被覆し、このよ
うな母材同志を加圧接触させながら所定時間加熱保持す
ると、接合部に不良を来たすとと々(TLP接合を行な
うことができるという結論に到達した。
す々わち、第1図に概略図で示すように、溶製したろう
材を陰電極1とし、チャンバ6内の希薄Ar雰囲気中に
おいて磁石S、Nによって形成された磁場2内に閉じ込
められた電子によシ、ろう材構成物質3をたたき出して
これを被接合材である母材4の接合界面に付着させて、
ろう層5を形成する。ついで、このような蒸着法によっ
てろう材を被覆された被接合材4は、第2図(A)に示
す様式でT L P接合する。つまシ、母材4の接合面
に被覆されたろう層5同志を接触加圧し、この状態で所
定時間加熱保持してTLP接合を行なって、接合部マを
得るのである。また、別の接合様式として、第2図(B
)に示すように、インサートメタル8の両面にろう材を
マグネトロンスパッタリングにて被覆してろう層5を得
、このインサートメタル5− を介して母材4をTLP接合して接合部7を得るのも有
効な方法である。
しかし、このようなマグネトロンスパッタリング法を利
用したTLP接合の試験を繰返すうちに、この方法では
xxxxx xであっても良好な接合部を得ることがで
きるけれども、xxxxxxの場合にはその作業能率が
著しく悪いという問題点に直面したのである。すなわち
、xxxxxxを、マグネトロンスパッタリング法適用
のTLP接合する際には、まずろう材として、xxxx
x xの合金組成のものに融点低下元素であるB、Si
、およびPを添加した合金を溶製し、このろう材インゴ
ットを放電加工によってマグネトロンスノくツタリング
用電極としてスペッタリングに供する必要があるが、こ
の場合、スパッタリング速度が非常に遅く、工業上問題
があることが判明したのである。すなわち、通常のマグ
ネトロンスノ(ツタリングにおいては、1.OX 10
μm1m1n程度のスノ(ツタリング速度が期待される
のであるが、前記ろう材においては、5×10−3μm
 /mm程度の速度しか−6−、、、−、− 得られず、この速度では、′T L P接合可能な被覆
ろう層を形成するのに非常に長時間のス、<ツタリング
を行なうことが必要で、この点からみて工業的に採用す
るには不可能であると結論されたのである。
本発明者等は、上述のような観点から、×××××xを
能率良(TLP接合でき、しかも健全な接合部を得る・
ことのできる手段を見出すべく、特にそのろう材に着目
して、マグネトロンスパッタリング装置の速いXXXX
XXのTLP接合用ろう材を得るべく、さらに研究を重
ねた結果、以下(a)〜(d)に示す知見を得たのであ
る。すなわち、およびPを添加した合金からなるろう材
のマグネトロンスパッタリング速度が遅いのは、このろ
う材が磁化されやすく、第1図におけるマグネトロンス
パッタリング装置の磁石S、Nによって容易に磁性体に
なるため、陰電極に形成される°磁場内に電子が閉じ込
められず、したがってろう材構成成分の蒸発が極度に少
なくなるためであること。
(b)  通常、母材のXXXXXXは磁化されないも
のであるが、これにホウ素(B)を添加して行くと次第
に磁化されやすくなること。すなわち、一般に、Bはろ
う材の融点を低下させるとともに、ろう付は中に°ろう
材から母材へ急速に拡散し、ろう材の融点を再び上昇さ
−せて、ついにはろう層が凝固するという、いわゆる等
温凝固現象を起こさせ、TLP接合を行なうための必須
元素であシ、TLP接合用ろう材には少なくとも1.5
%以上添加することが望ましいとされ、ているが、XX
XXXXにおいてはBの添加によってろう材が磁化され
やすくなり、外部磁場により容易に磁性体となる恐れが
生ずること。
(C)  良好なT′LP接合を・行なうためには、φ
う材中のB含有量を減らすことは好ましくなく、したが
って、B含有量を減らす以外の手段でろう材の磁性を除
去しなければ、マグネトロンスパッタリング速度が速く
、しかも接合性の良、好なろう材を得ることができない
こと。
(d)XXXXXXの合金組成のものにB、Si。
およびPを添加した合金から成るろう材においては、B
成分の他に、Fe成分がろづ材の磁化に大きな影響を及
はしておシ、前記ろう材中のFe成分を減ずればろう材
が磁化されにくくなって、スパッタリング速度が増大す
ること。
したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
もので、TLP接合用ろう材を、XXXXXXの合金組
成のうちのFe成分量を減じたもの′にB、、そしてS
lおよびPを添加して構成し、すなわち、 B:1.5〜4.0チ、 Cr:19〜24%、 Co: 0.1〜3.0 %、 Mo:’i’〜11チ、 W : 0.1〜1.2%、 C:0.05〜1.0チ、 Fe:10%以下、 Mn:1.5%以下、 Niおよび不可避不純物:残シ、 で構成するか、あるいはさらに、 ゛ −9− 81およびPのうちの1種以上:3.5%以下、を含有
せしめて構成し、磁化されにくく、しかも良好な接合部
が得られるようにしたことに特徴を有するものである。
ついで、この発明のろう材の組成成分を上記のとお9に
限定した理由を説明する。
(a)  B B成分には、ろう材の融点を下げ、かつ等温凝固を促進
する作用があるが、その含有量が1.5%未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方4.0チを越えて含
有させると過共晶となって等温凝固を起し難くなること
から、その含有量を1.5〜4.0チと限定した。
(b)  Fe Fe成分は、xxxxx xの構成元素であって、かつ
、接合部の伸びを向上させる作用を有する成分であるが
、その含有量が10%を越えると、ろう材の磁化が強く
なシ、妄グネトロンスパッl’ IJソング困難となる
ことから、その含有量を10チ以下と限定した。なおF
e成分の含有量が低くなっ10− ても、接合部の伸びは低下するものの、他の特性は何ら
そこなわれることがないので、その含有量の下限値を定
めることをしなかった。
(C)  Cr、 Co、 Mo、 W、 C、および
MnCr、 Co、 Mo、 、W、 C、およびMn
成分の含有量を、接合部にXXXXXXの特性を維持す
るのに必要な含有量、すなわちxxxxxxの規格組成
範囲たる、Cr:19〜24%、 Co: 0.1〜3
.0%、)、1゜: 7〜11%、W:0.1〜1.2
 %、C:0.05〜1.00%、およびMn: 1.
5 %以下に限定した1、(d)  SiおよびP SlおよびP成分には、ろう材の融点を低下させる作用
があるので、B成分を含有するろう材の融点をさらに低
下させる必要がある場合に添加されるが、その含有量の
総和が3.5チを越えると、ろう材が極端に脆化し、ま
た鋳造欠陥が発生して→グネトロンスパッタリング電極
の加工ができなくなることから、その含有量の総和を3
.5係以下と限定した。
つぎに、この発明のろう材を実施例により比較実施例 まず、通常の真空溶解法によ・り第1表に示される成分
組成をもった溶湯をそれぞれ調製し、イシゴットに鋳造
し、このインゴットを放電加工にょシ直径:150mf
iφ×厚さ:8mmの円板電極に成形することによって
本発明ろう材1〜16および比較ろう材1〜7をそれぞ
れ製造した。なお1、比較ろう材1〜7は、いずれも構
成成分のうちのいす、れかの成分の含有量(第1表に※
印をイ、jして表示)がこの発明の成′分組成範囲から
外れた組゛成をもつものである。
つぎに、これらのろう材について、スパッタリング速度
およびTLP接合特性?測定した。
すなわち、スパツタリ・ング速度の測定は、第1表に示
される成分組成を有するXXXXXxの丸棒(寸法:直
径10朋φ×長さ50mm )を用意し、この丸棒の一
方端面を1000番に至るエメリーペーパで研磨し、こ
の研磨面に、放電電流:3A雰囲気二3−X 10 t
orrの圧力のAr、電極間距離二100mm、処理時
間 60分の条件でマグネトロンスパッタリング処理を
施し、処理後、前記研磨面を被覆したろう材の厚みを顕
微鏡で拡大実測し、毎分尚りのスパッタリング厚みを算
出することにより行なった1゜ また、TT、P接合特性の測定は、上記のスパッタリン
グ速度の測定により得られた一方端面がろう材で被覆さ
れたxxxxx!xの丸棒を用い・これを第2図(八、
)(ビ示される状態(cセットし、カロ執温度:125
0℃、加圧力; 0.2 kg/ma + 雰囲気真空
度、10  torr T保持時間:2.5 minの
条件でTLP接合を行ない、引続いて温度:1200℃
に10時間保持の拡散熱処理を施し、これより平行部が
6uφの寸法をもった引張試験片を切出し、その引張り
特性を測定することによシ行なった。
これらの測定結果をろう材の融点と共に第1表に併せて
示した。
なお、上記の引張試験に際し、融点が1300℃以上の
ろう材を用いた場合には接合部で破断したが、その他の
融点が1300℃以下のろう材を用いた場合にはいずれ
も母材で破断した。
第1表に示される結果から、本発明るう材1〜16を用
いた場合には、いずれもすぐれた接合相性が得られるの
に対して、成分組成がこの発明の範囲から外れたろう材
を用いた場合には、比較ろう材1〜′7に見られるよう
に良好な接合特性を得ることはできないことが明らかで
ある1、上述のように、この発明のろう材によれば、×
XXXXXを、作業能率良く、かつ確実強固に’I’ 
L P接合することができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図はマグネトロンスパッタリングの実施装置を示す
概略図、第2図(A)および(B)はT’、LP接合態
様を示す図である。 出願人  三菱金属株式会社 代理人  富  1) 和  夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (、l)  B: 1.5〜4.0%、C’r: 19
    〜24%、 Co : 0.1〜3.0 %、 MO=+7〜11チ、 W : 0.1〜1.2%、 C:0.05〜1.0チ、 Fe:10チ以下、 Mn:1.5チ以下、 N1および不可避不純物:残り、 (以上重量%)からなる組成を有することを特徴とする
    xxxxxxの一時的液相接合用ろう材。 (2)  B : 1.5〜4.0チ、Cr:19〜2
    4  %、 1− Co:  0.1〜3.0  % 、 Mo:  マ〜11%、 W  :  0.1〜1.2 チ、 C:  0.0 5〜1.0(+。 Fe:10チ以下、 Mn:1.5%以下、 を含有するとともに、さらに、 8iおよびPのうちのl fI )’を上:3.5%以
    下、を含有し、   、 N1および不可避不純物:残シ、 (以上重量%)からなる組成を有することを特徴とする
    xxxxxxの一時的液相接合用ろう材。
JP11310881A 1981-07-20 1981-07-20 Ni−Cr−Fe−Mo系合金の一時的液相接合用ろう材 Granted JPS5816794A (ja)

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