JPH0722822B2

JPH0722822B2 - ろう付け方法

Info

Publication number: JPH0722822B2
Application number: JP31023890A
Authority: JP
Inventors: 恭二今村; 潤一長沢; 広明長谷川
Original assignee: トキコ株式会社
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH04182066A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、液体金属脆性の抑制に好適なろう付け方法
に関するものである。

「従来の技術」従来、例えば、特開昭63−262526号に示されるような質
量流量計が知られている。その構成を第２図と第３図に
示す。この質量流量計１においては、本体２の入口部2a
に第１の直管部３が、本体２の流出部2bに第２の直管部
４が、相互に平行に離間させて接続され、直管部3,4の
先端側が曲部3a,4aを介して相互に接続され、直管部3,4
の先端側に加振器５が取り付けられるとともに、直管部
3,4の各々に振動検知用のピックアップ６が設けられて
なるものである。

第２図の第３図に示す構成の質量流量計１は、本体２の
入口部2aから直管部３と直管部３の先端側と曲部3a,4a
と第２の直管部４の先端側と第２の直管部４とを介して
本体２の流出口に流体を流し、同時に加振器５によって
直管部3,4に振動を加え、この振動に生じるコリオリ力
を解析することで流量を測定する装置である。

即ち、この装置によれば、流体が流れる管部分のバネ定
数と流れる流体によって定まる固定振動数で直管部3,4
を加振し、この加振により生じるコリオリ力の作用に基
づき直管部３と直管部４との振動に時間差を生じ、これ
をピックアップ6,6で時間差の信号として検出し、コリ
オリ力の大小（時間差の大小）と質量流量とが比例する
ことにより質量流量に比例した信号を得、この信号を解
析することにより流量の正確な測定を行うことができる
ものである。

「発明が解決しようとする課題」ところで、前記構成の質量流量計１を本発明者らが製造
し、運転した場合、ハステロイ合金からなる直管部3,4
がステンレス製の本体２に接合されている部分にクラッ
クが生じ、直管部3,4が折損してしまう事故が起こっ
た。この事故原因は、前記直管部3,4を本体２に接合し
ている部分がろう付けされた部分であって、このろう付
けの際に接合部分が脆化したものと思われる。そして、
前記折損部分の組織の観察と分析を行ったところ、折損
部分の金属は粒界割れを起こしていることが判明した。

ここで一般に、引張応力を受けている固体金属が液体金
属と接触している場合、局部的に液体金属が固体金属の
結晶粒界に沿って侵入し、固体金属の粒界に沿ってクラ
ックを発生することが知られている。この種の現象は従
来から液体金属脆性（はんだ脆性）として知られている
もので、特定の固体金属と特定の液体金属の組み合わせ
で、かつ、応力を受けている場合にのみ割れを生じるも
のである。

従って前記構造の質量流量計１においても直管部3,4の
ろう付け部分の周囲に、ろう付けに伴う脆化が起こり、
これが原因となって直管部3,4が粒界割れを起こして折
損を生じたものと思われる。

このろう付けに伴う脆化現象は、特定の金属とろう剤の
組み合わせで生じることが知られているが、その発生機
構については詳細に解明されていないのが現状である。

なお、このようなはんだ脆性の対策として従来、応力の
除去を狙って熱処理を施したり、ろう剤の種類を選択す
ることがなされている。

ところが、前記構造の質量流量計１において、直管部3,
4のろう付け部分に熱処理を行えば、加熱された部分の
変形は免れず、適切な応力除去は困難な状況である。

また、ろう剤の種類として、銀ろう、銅ろう、ニッケル
ろう、リン銅ろう、金ろうなどが一般的であり、これら
の中ではんだ脆性に対して有効なものは金ろうであるこ
とが知られているが、金ろうは極めて高価な欠点があ
る。

更に、銅ろう、ニッケルろうは前者が1080〜1200℃、後
者が875〜1100℃と処理温度が高く、溶接部分の変形を
招き、更にステンレス鋼、ハステロイ（登録商標）合金
などの耐食金属材料では耐食性の劣化を招く問題があ
る。また、リン銅ろうは600〜815℃と処理温度が低いも
のの、銅系材料を対象にしたものであるので、鉄系ある
いはニッケル系の合金のろう付けでは、脆い金属間化合
物を生成し易い問題がある。

また、処理温度が600〜800℃と低く、多くのろう付けの
場合に用いられる銀ろうは、はんだ脆性の生じやすい材
料であるので、これも不適である。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、応
力を受けてストレスがかかる部材をろう付けする場合で
あっても、ろう付け部分の部材に粒界割れに起因するク
ラックを生じることが無くなるろう付け方法を提供する
ことを目的とする。

「課題を解決するための手段」請求項１に記載した発明は前記課題を解決するために、
外部応力、内部応力、熱応力等によってストレスがかか
るニッケル合金製の部材を他の部材にろう付けする方法
において、前記ニッケル合金製の部材に、ニッケルある
いはニッケルを含む合金の被覆層を形成した後に銀ろう
によるろう付けを行うものである。

請求項２に記載した発明は前記課題を解決するために、
請求項１に記載のろう付け方法において、前記ニッケル
合金製の部材が管部材であり、被覆層をニッケルめっき
あるいはニッケル合金めっきとしたものである。

「作用」めっき層などのニッケルあるいはニッケルを含む合金の
被覆層を形成した部材を銀ろう付けするので、部材表面
の被覆層が溶融したろうの部材組織への侵入を阻止す
る。よって、部材の結晶粒界にろうが侵入することがな
くなり、はんだ脆化が防止される。よって、引張応力な
どの応力によりストレスがかかる部材のろう付けを行っ
ても、ろう付けを行った部材にクラックを生じることが
なくなり、ろう付け部分が折損することがなくなる。

以下に本発明について更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の工程を説明するためのもの
で、本発明では、ろう付けするべき２部材A,Bの一方ま
たは両方にめっきなどにより被覆層を形成した後にろう
付けを行う。なお、本発明書においてろう付けとは、は
んだなどの軟ろうによる接合を含まず、銀ろうなどの硬
ろうによる接合をいうものとする。

ここでろう付けするべき部材A,Bの一例として、第２図
と第３図を基に先に説明した構造の質量流量計１の直管
部3,4の本体部２とを例示することができる。直管部3,4
はステンレス（例えばSUS304,316）ハステロイ合金（例
えばハステロイＣ−276）インコネル、インコロイ、ニ
オネル、モネル、クロリメットなどのNi合金のパイプで
あり、これらの直管部3,4をろう付する本体部２はステ
ンレス（例えばSUS304）からなる。

前記直管部3,4に形成する被覆層は、厚さ５〜20μｍの
範囲に形成することが好ましい。ここで形成する被覆層
の厚さが５μｍ以下であると、溶融ろうの部材への侵入
を阻止するためには十分ではないために好ましくなく、
20μｍ以上であると、めっき等により被覆層を同一厚さ
につけることが難しくなり、また経済的でないために好
ましくない。また、被覆層としては、ニッケル単層、ニ
ッケルを含む合金層のいずれでも良い。また、被覆層
は、めっき層、溶射層、CVDなどによる化学蒸着膜ある
いはPVDなどにより物理蒸着膜のいずれでも良く、要
は、前記厚さを確保できて、直管部3,4に密着するもの
であればいずれの層でも良く、その構造も単層構造と積
層構造のいずれでも良いが、前記の中ではめっき層が製
造しやすく実施が容易である。

被覆層としてめっき層を採用する場合において、ニッケ
ルめっきを行うには、次亜リン酸塩、水素化ホウ素化合
物、ヒドラジン化合物などを還元剤とする公知のメッキ
浴を用い、これに直管部3,4または本体２を浸し、直流
あるいは交流通電することでめっき層を形成することが
できる。めっき層の厚さを調節するには、めっき浴の組
成と通電電流の大きさを適宜調節すれば良い。

また、前記のパイプ3,4を浴接する場合、一般に知られ
ているハステロイＣ−276のTTC図（Time−Temperature
−Corosion−Diagram）から明らかなように、母材であ
るハステロイＣ−276は800℃以上に加熱されると本来の
耐食性を損なってしまう傾向がある。そこで、本発明で
用いるろう剤の溶融温度は、800℃以下であることが好
ましい。この点において通常の銀ろうは800℃以下の融
点を有するので好適である。なお、溶融温度の低いろう
としてリン銅ろうも知られているが、このろう剤をNi合
金あるいはFe合金に使用すると、ろうの界面でNiやFeと
Ｐが反応して脆い金属間化合物を生成してしまうので不
適である。

ニッケルめっき層を形成したならば、通常知られている
ろう付け方法によって直管部3,4を本体２に挿通した状
態で挿通部分を銀ろう付けする。このろう付けの場合、
直管部3,4あるいは本体２に対してめっき層がバリア層
となるので、溶融した銀ろうは直管部3,4の金属組織の
結晶粒界あるいは本体２の結晶粒界に侵入することがな
くなる。

前述のようにニッケルめっき層を形成してから銀ろう付
けを行うならば、溶融した銀ろうが母材の結晶粒界に侵
入しようとすることをニッケルめっき層が阻止するの
で、結晶粒界にろうが侵入することがなくなり、ろう付
けにより脆化することがなくなる。

従って応力などによってろう付け部分にストレスがかか
ることがあってもろう付け部分に粒界割れを生じる事が
なくなる。また、このために従来行っていたろう剤の選
択が不要になり、銀ろう剤により容易にろう付けを行う
ことができる。

なお、ろう付けする部材がハステロイ合金あるいはオー
ステナイト系ステンレス鋼などの非磁性体の場合、高周
波加熱方式でろう付けすることができるので、この場合
は電流効率の向上が可能となる。これにより短時間ろう
付けによる作業性の向上をなしえ、ろう付け時の入熱量
を小さくできるので母材の耐食性を維持できる。

ところが、前述の方法によってろう付けするならば、は
んだ脆性を生じないので、ろう付け後に応力除去のため
に従来広く行なわれている熱処理を行う必要がなくな
り、ろう付け部分の熱処理による変形を無くすることが
できる。

「実施例」外径10mm、内径9mmのハステロイＣ−276からなるパイプ
と、直径10mmの孔を形成した厚さ2mmのステンレス板（S
US304）とを複数用意した。前記各パイプに電気メッキ
法により厚さ20μｍのニッケルめっき層を形成し、これ
らの各パイプを各ステンレス板の孔に挿通した状態でろ
う付けを行った。ろう剤は、銀ろう（BAg−7,18,24）と
ニッケルろう（BNi 6）を使い分けて使用した。また、
比較のために、ニッケルめっきを施さないで同等のろう
剤を用いてろう付けを行った。以上の結果を第１表に、
供試ろう剤の組成を第２表にそれぞれ示す。なお、第１
表において、曲げの欄に記載されたδ＝10.5とは、曲げ
応力として10.5kgf/mm²の負荷を加えた場合を示し、δ
＝０とは曲げ応力の負荷を加えない場合を示す。

第１表から、ニッケルめっきを施してからろう付けする
方法を実施するならば、はんだ脆性を起こすことなく、
いずれのろう剤でもろう付けできることが判明した。ま
た、めっきの後にろう付けした試料はいずれも母材への
ろうの侵入も認められず、はんだ脆性（液体金属脆性）
対策として有効である。

これに対し、めっきを行わない場合は３種類のいずれの
銀ろうでも脆化を生じ、ろう接作業時に応力が加われば
母材は容易に折損した。また、ニッケルろうははんだ脆
化は生じないが、ニッケルろうは溶接したパイプの溶解
（エロージョン）が著しく、ろうの溶融温度も800℃を
越えることから実用的には採用不可であった。

「発明の効果」以上説明したように本発明は、ろう付けする部材にニッ
ケルあるいはニッケルを含む合金の被覆層を施してから
銀ろう付けするので、ろう付けする部材の母材側の結晶
粒界に溶融した状態のろうが侵入することをめっき層が
阻止する。従って溶融ろうの侵入が無くなるので、ろう
付け部分の脆化を防止できる。

このため本発明方法を用いて例えば質量流量計のハステ
ロイ製の直管部をステンレス製の本体にろう付けした場
合、直管部に振動が加わって応力によるストレスを受け
た場合であっても、ろう付け部分にクラックを生じるこ
とがなく、直管部が折損することもなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するための工程図、第２図は
質量流量計の斜視図、第３図は質量流量計の断面図であ
る。１……質量流量計、２……本体、2a……入口部、2b……
出口部、3,4……直管部、５……振動器、６……ピック
アップ。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−262526（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−179866（ＪＰ，Ａ) 特開平２−299772（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−72770（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−1469（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部応力、内部応力、熱応力等によってス
トレスがかかるニッケル合金製の部材を他の部材にろう
付けする方法において、前記ニッケル合金製の部材に、
ニッケルあるいはニッケルを含む合金の被覆層を形成し
た後に銀ろうによってろう付けを行うことを特徴とする
ろう付け方法。
【請求項２】請求項１に記載のろう付け方法において、
前記ニッケル合金製の部材が管部材であり、前記被覆層
がニッケルめっき層あるいはニッケル合金のめっき層で
あることを特徴とするろう付け方法。