(57)【要約】  補修部に用いる補修材として比較的低い温度で接合可能な材料を用い、簡便な作業により、密閉性および高湿・高温環境下で使用しても耐久性に優れた補修を行う。  被補修部材（１０）の破損部（ＤＰ）を補修材（３０３）で覆う工程と、補修材（３０３）を所定温度に加熱する工程とを含む。被補修部材（１０）の少なくとも表面は、例えばCu等の第１金属である。補修材（３０３）はSn等の第２金属を含む。加熱によって、被補修部材（１０）の表面を、第１金属あるいは第２金属のいずれか一方の低融点金属の融点よりも高い融点を有する、金属間化合物および合金の層にて一体的に接合する。加熱によって、補修材（３０３）に含まれるCu-Ni合金（高融点金属）の粉末はSn（低融点金属）の粉末と反応し、高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層（３７）が生じる。
2015105089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面が金属である被補修部材の破損部を補修材で覆う工程と、
前記補修材を所定温度に加熱する工程と、を含む、被補修部材の破損部の補修方法であって、
前記被補修部材の前記破損部を、低融点金属を主とする第１金属と前記低融点金属の融点よりも高い融点を有する第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修することを特徴とする、補修方法。
【請求項２】
前記第１金属を、Snを主成分とする金属とし、
前記第２金属を、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金とする、請求項１に記載の補修方法。
【請求項３】
前記被補修部材の表面の前記金属を、Snを主成分とする金属、Agを主成分とする金属、あるいは、Cuを主成分とする金属とする、請求項１または２に記載の補修方法。
【請求項４】
前記補修材を所定温度に加熱する工程の後、さらに、前記補修材の表面に前記第１金属を含む補助材を設け、これを加熱する工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項５】
前記補修材は、前記第１金属を金属粉末として、前記第２金属を合金粉末としてそれぞれ含有した厚膜層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項６】
前記厚膜層上に、前記第１金属を金属粉末として含有する、あるいは、前記第１金属からなる箔または薄膜である補助層を設け、前記厚膜層側を前記被補修部材の前記破損部側に当接させる、請求項５に記載の補修方法。
【請求項７】
前記厚膜層上に、前記第１金属を金属粉末として、前記第２金属を合金粉末としてそれぞれ含有した補助層を設け、前記厚膜層側を前記被補修部材の前記破損部側に当接させ、
前記補助層における前記第１金属の含有重量は、前記厚膜層における前記第１金属の含有重量より多い、請求項５に記載の補修方法。
【請求項８】
前記厚膜層は還元剤および樹脂をさらに含有する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項９】
前記厚膜層は基材シート上に設けられている、請求項５〜９のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項１０】
前記補修材は、前記第１金属を含む第１層と前記第２金属を含む第２層との多層構造を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項１１】
前記補修材は、前記第２金属からなる箔または薄膜と前記第１金属からなる厚膜層との多層構造を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項１２】
前記補修材は、前記第１金属からなる箔または薄膜と、前記第２金属からなる厚膜層との多層構造を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項１３】
前記補修材は、前記第１金属からなる箔または薄膜と前記第２金属からなる箔または薄膜との多層構造を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項１４】
少なくとも表面が金属の被補修部材の破損部を補修するための補修材であって、
Snを主成分とする第１金属と、
Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の第２金属と、を含むことを特徴とする、補修材。
【請求項１５】
さらにバインダ樹脂を含有し、シート状に成形されている、請求項１４に記載の補修材。
【請求項１６】
さらに還元剤を含む、請求項１４または１５に記載の補修材。
【請求項１７】
少なくとも表面が低融点金属を主とする第１金属である被補修部材の破損部を補修材で覆う工程と、
前記補修材を所定温度に加熱する工程と、を含む、被補修部材の破損部の補修方法であって、
前記補修材は、前記低融点金属の融点よりも高い融点を有する第２金属を含み、
前記被補修部材の前記破損部を、前記第１金属と前記第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修することを特徴とする、補修方法。
【請求項１８】
前記第１金属を、Snを主成分とする金属とし、
前記第２金属を、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金とする、請求項１７に記載の補修方法。
【請求項１９】
少なくとも表面がSnを主成分とする低融点金属である被補修部材の破損部を補修するための補修材であって、
Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金を含むことを特徴とする、補修材。
【請求項２０】
少なくとも表面が高融点金属を主とする第２金属である被補修部材の破損部を補修材で覆う工程と、
前記補修材を所定温度に加熱する工程と、を含む、被補修部材の破損部の補修方法であって、
前記補修材は、前記高融点金属の融点よりも低い融点を有する第１金属を含み、
前記被補修部材の前記破損部を、前記第１金属と前記第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修することを特徴とする、補修方法。
【請求項２１】
前記第１金属を、Snを主成分とする金属とし、
前記第２金属を、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金とする、請求項２０に記載の補修方法。
【請求項２２】
少なくとも表面がCu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金被補修部材の破損部を補修するための補修材であって、
Snを主成分とする金属を含むことを特徴とする、補修材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造材の破損部を補修する方法、その補修に用いる補修材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体や気体を流すための配管の一部が経年劣化や各種の外部要因により破損することがある。配管の破損部を補修するための方法としては、例えば特許文献１に、破損部の穴を被覆溶接することや、破損部に補強板を被せて補強板を溶接することで穴を塞ぐ方法が開示されている。【０００３】
また、ガラス繊維を含んだ光硬化性樹脂シートの片面に銅等による導電性膜を形成してなる補修用シートを用いて破損部を補修する方法が特許文献２に開示されている。この方法では、破損穴を補修用シートで覆った後、この樹脂シートに光をあてて硬化させることで、破損穴が塞がれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０８０３９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−０６９７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されているような溶接法では、数千℃の温度で金属を溶かすための特殊な装置・技能・資格が必要とするため、簡便に補修することはできない。【０００６】
特許文献２に示されているような樹脂シートを使用する方法では、耐熱性、耐久性が低い。また、硬化に長時間を要するだけでなく、樹脂と導電性膜との界面が経時的に劣化したり、樹脂が水分を吸収したりするため、一般的に、補修部が再破損するおそれがある。【０００７】
また、はんだなどの一般的な金属ろう材を用いる方法もあるが、高温処理時に溶融した金属ろう材が流動するため、補修材を別の治具等により押さえたり流れ止めをしたりする等の手間がかかるため、一般に作業性が低い。【０００８】
本発明の目的は、補修部に用いる補修材として比較的低い温度で接合可能な材料を用い、簡便な作業により、密閉性および高湿・高温環境下で使用しても耐久性に優れた補修を行う方法およびその補修材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の補修方法は、被補修部材の破損部を補修材で覆う工程と、前記補修材を所定温度に加熱する工程とを含む補修方法であって、
前記被補修部材の少なくとも表面が第１金属を含み、前記補修材は第２金属を含み、前記加熱によって、前記被補修部材の表面を、前記第１金属あるいは前記第２金属のいずれか一方の低融点金属の融点よりも高い融点を有する、金属間化合物および合金の層にて一体的に接合することを特徴とする。【００１０】
また、本発明の補修方法は、被補修部材の破損部を補修材で覆う被覆工程と、前記補修材を所定温度に加熱する加熱工程とを含む補修方法であって、
前記加熱工程の前に、前記被補修部材の表面に第１金属を含む金属膜を形成する工程を備え、前記補修材は第２金属を含み、前記加熱によって、前記被補修部材の表面を、前記第１金属あるいは前記第２金属のいずれか一方の低融点金属の融点よりも高い融点を有する、金属間化合物および合金の層にて一体的に接合することを特徴とする。【００１１】
本発明の補修材は、低融点金属材料および高融点金属材料を含む補修材の層を含み、被補修部材に接する面に粘着層を備えたことを特徴とする。【００１２】
また、本発明の補修材は、Snを主成分とする低融点金属からなる粉末と、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金、及びAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の高融点金属からなる粉末とを、樹脂成分を介してパテ状に混合してなることを特徴とする。【００１３】
また、本発明の補修材は、Snを主成分とする低融点金属と、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金、及びAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の高融点金属と、バインダ樹脂を含有し、シート状に成形することができる。この場合、はんだシートのように凝集したり玉化することを防ぎ、外形形状をほぼ維持した状態で、金属化させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１金属および第２金属のうち、一方を低融点金属とすることで、その低融点金属の融点を超える所定の温度（たとえば250℃〜400℃）で補修が可能となる。【００１５】
溶接や接着剤による補修の場合には、接合終了まで何らかの手段により、接合に用いられる物を支持または加圧等により固定しておく手段が必要になるが、本方法によれば補修材を補修部に塗布／充填（貼付）するだけで、加熱時に支持部材による保持や加圧等を行う必要なく、補修材の形状を維持したまま短時間で反応が行われるため、補修作業が簡便になる。【００１６】
また、補修後は金属間化合物により補修部（破損部）が密閉されるため、密着性にすぐれ、また経時劣化のない補修ができる。また金属間化合物の融点は低融点金属の融点より高いため、例えば数百度の高温環境で用いる配管等にも適用できる。【００１７】
さらに、高融点金属の箔やその他高融点の基材に補修材を塗布したテープ材を補修材として用いることにより、より開口部の大きい破損部でも容易に修復できる。この際も、低融点材料の溶融時に、合金化の過程が急速に進むため、テープ材を別途保持、加圧等することなく確実に補修ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（Ａ）は被補修部材の斜視図、図１（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図２】図２（Ａ）は破損部ＤＰに補修材３０１を充填した状態の斜視図、図２（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図３】図３（Ａ）は補修材３０１およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図３（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図４】図４（Ａ）は第２の実施形態に係る被補修部材の断面図、図４（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図４（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。
【図５】図５は補修材３０２の断面図である。
【図６】図６（Ａ）は第３の実施形態に係る被補修部材の斜視図、図６（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図７】図７（Ａ）は破損部ＤＰに補修材３０３を貼付した状態の斜視図、図７（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図８】図８（Ａ）は補修材３０３およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図８（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図９】図９（Ａ）は補修材３０３の斜視図、図９（Ｂ）はその正面図、図９（Ｃ）は部分拡大断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は第４の実施形態に係る被補修部材の断面図、図１０（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図１０（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。
【図１１】図１１は補修材３０４の断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は第５の実施形態に係る被補修部材の断面図、図１２（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図１２（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。
【図１３】図１３は補修材３０５の断面図である。
【図１４】図１４（Ａ）は第６の実施形態に係る被補修部材の断面図、図１４（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図１４（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。
【図１５】図１５は補修材３０６の断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）は第７の実施形態に係る被補修部材１０の斜視図、図１６（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図１７】図１７（Ａ）は破損部ＤＰに補修材３０７を貼付した状態の斜視図、図１７（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図１８】図１８（Ａ）は補修材３０７およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図１８（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図１９】図１９（Ａ）は第８の実施形態に係る補修材の斜視図、図１９（Ｂ）はその断面図である。
【図２０】図２０（Ａ）は第９の実施形態に係る被補修部材の斜視図、図２０（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図２１】図２１（Ａ）は、めっき膜１３形成後の斜視図、図２１（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図２２】図２２（Ａ）は破損部ＤＰに補修材３０９を貼付した状態の斜視図、図２２（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図２３】図２３（Ａ）は補修材３０９およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図２３（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【図２４】図２４（Ａ）は第１０の実施形態に係る被補修部材１０の断面図、図２４（Ｂ）は被補修部材１０の補修部に補修材３１０を貼付した状態の断面図、図２４（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。
【図２５】図２５は、図２４（Ｂ）に示す補修材３１０の拡大断面図である。
【図２６】図２６は、図２４（Ｃ）に示す補修材３１０の拡大断面図である。
【図２７】図２７は、第１１の実施形態に係る補修材３１１の拡大断面図である。
【図２８】図２８は、第１２の実施形態に係る補修材３１２の拡大断面図である。
【図２９】図２９は、第１３の実施形態に係る補修材３１３の拡大断面図である。
【図３０】図３０は、第１４の実施形態に係る補修材３１４の拡大断面図である。
【図３１】図３１は、第１５の実施形態に係る補修材３１５の拡大断面図である。
【図３２】図３２は、補修を完了した補修材３１５の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００２０】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る補修方法および補修材について、図１〜図３を参照して説明する。図１、図２、図３は、補修工程を順に表したものである。
【００２１】
図１（Ａ）は補修すべき構造材（被補修部材）の斜視図、図１（Ｂ）はその補修部の断面図である。被補修部材１０は例えばCu板であり、破損部（穴）ＤＰが生じている。このCu板のCuは請求項１に記載の「第１金属」に相当する。
【００２２】
図２（Ａ）は上記破損部ＤＰに補修材３０１を充填した状態の斜視図、図２（Ｂ）はその補修部の断面図である。図に表れているように、破損部ＤＰを穴埋めするように補修材３０１を破損部ＤＰに充填する。
【００２３】
補修材３０１は、Sn粉末、Cu-Ni合金粉末、樹脂成分および還元剤を混練したパテ状の材料である。Sn粉末、Cu-Ni粉末の粒径はいずれも0.5〜30μｍであり、Cu-Ni粉末とSn粉末との割合は、例えば（Sn：55wt%，Cu-Ni：45wt%）、（Sn：70wt%，Cu-Ni：30wt%）等である。樹脂成分３３は例えばエポキシ、ポリエステル、カルボキシメチルセルロース、アクリルポリマーなどパテ状の材料が形成できるものである。還元剤は例えばフラックスである。必要に応じて増粘剤が添加されてもよい。この補修材３０１内のSn粉末のSnは請求項１に記載の「第２金属」に相当する。
【００２４】
その後、補修材３０１およびその近傍を熱風加熱する。図３（Ａ）は補修材３０１およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図３（Ｂ）はその補修部の断面図である。補修材３０１に含まれるCu-Ni合金（高融点金属）の粉末はSn（低融点金属）の粉末と反応し、液相拡散（以下、「TLP」）により高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。また、TLP反応によって、被補修部材１０と補修材３０１との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６（TLP接合層；TransientLiquid Phase Bonding層）が形成される。
【００２５】
上記各粉末の間の空間は樹脂成分で充填されている。この樹脂成分に含まれるフラックスは還元剤である。したがって、被補修部材１０の表面の清浄化および各粉末表面の酸化膜除去に効果があり、反応速度がより向上する。
【００２６】
上記加熱の温度はSn粉末３２の融点以上、Cu-Ni合金粉末３１の融点以下あり、例えば250〜350℃である。
【００２７】
上記TLP反応による合金層内にSn単体の層が残らないように、Cu-Ni合金粉末とSn粉末の割合を定めておくことが好ましい。例えば、（Sn：55wt%，Cu-Ni：45wt%）、（Sn：70wt%，Cu-Ni：30wt%）とする。また、加熱温度は単体のSnが残らない条件であり、例えば1分〜10分である。
【００２８】
このようにして、比較的低温でTLPが進行し、融点が例えば400℃以上に変化する。主な金属間化合物相である(Cu, Ni)6Sn5の融点は約435℃である。なお、Cu-Ni-Sn合金層の内部であれば、単体のSnが10〜20wt%程度残っていても400℃の耐熱性は担保できる。
【００２９】
本実施形態によれば、特に、原料成分の低融点金属がSn、高融点金属がCu合金であることにより、低温で短時間に高融点の反応物（金属間化合物）が形成されて、耐熱性の高い接合構造が得られる。
【００３０】
《第２の実施形態》
図４（Ａ）は第２の実施形態に係る被補修部材の断面図、図４（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図４（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。図５は補修材３０２の断面図である。
【００３１】
図５に示す補修材３０２は、TLP層を形成するための原料成分と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分との混合層を備える補修用シートである。この補修材３０２は、Sn+Cu-Niの厚膜接合材４０を備えている。接合材４０は、例えば粒径0.5〜30μｍのCu-Ni合金粉末（高融点金属粉末）３１、および粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２を含む。樹脂成分は主にバインダおよびフラックスである。上記接合材４０の一方の面には粘着層３４が被覆されている。
【００３２】
被補修部材１０は例えばCu板であり、図４（Ａ）に表れているように、被補修部材１０に破損部ＤＰがある。補修にあたっては、先ず図４（Ｂ）に示すように、破損部ＤＰに補修材３０２を貼付する。
【００３３】
その後、補修材３０２およびその近傍を熱風加熱する。これにより、図４（Ｃ）に示すように、補修材３０２に含まれるCu-Ni粉末はSn粉末と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。また、TLPによって、被補修部材１０と接合材４０との界面に、金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。
【００３４】
なお、粘着層３４にフラックスが含まれていることが好ましい。そのことにより、被補修部材１０の表面の清浄化（酸化膜除去）効果があり、反応速度がより向上する。
【００３５】
このようにして、比較的低温でTLPが進行し、融点が例えば400℃以上のCu-Ni-Sn合金層３７が形成される。主な金属間化合物相である(Cu, Ni)6Sn5の融点は約435℃である。
【００３６】
本実施形態によれば、補修材３０２を貼付し、比較的低温で加熱するだけで、破損部ＤＰを耐熱性の高い部材で覆うことができる。
【００３７】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、部分的に破損（開口）した配管を補修する例について、図６〜図９を参照して説明する。図６、図７、図８は、補修工程を順に表したものである。図９（Ａ）は補修材３０３の斜視図、図９（Ｂ）はその正面図、図９（Ｃ）は部分拡大断面図である。
【００３８】
図９（Ｃ）に表れているように、この補修材３０３は、厚膜接合材４０がCu等のフレキシブルな基材シート３５に形成されたものである。接合材４０の構成は、第２の実施形態で図５に示した接合材４０と同じである。すなわち、Cu-Ni合金粉末３１およびSn粉末３２を一定割合で含み、バインダおよびフラックス等の樹脂成分と共に混練してペースト状にしたものを基材シート３５に塗布形成したものである。接合材４０の表面には粘着層３４が塗布されている。
【００３９】
図６（Ａ）は被補修部材の斜視図、図６（Ｂ）はその補修部の断面図である。被補修部材１０は例えばCu管であり、破損部（穴）ＤＰが生じている。
【００４０】
図７（Ａ）は上記破損部ＤＰに補修材３０３を貼付した状態の斜視図、図７（Ｂ）はその補修部の断面図である。図に表れているように、補修材３０３の粘着層３４の粘着性を利用して、破損部ＤＰを塞ぐように補修材３０３を貼り付ける。
【００４１】
その後、補修材３０３およびその近傍を熱風加熱する。図８（Ａ）は補修材３０３およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図８（Ｂ）はその補修部の断面図である。補修材３０３に含まれるCu-Ni合金粉末はSn粉末と反応し、高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。また、被補修部材１０と接合材４０との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。同様に、基材シート３５と接合材４０との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。
【００４２】
このようにして、比較的低温でTLPが進行し、融点が例えば400℃以上のCu-Ni-Sn合金層３７が形成される。主な金属間化合物相である(Cu, Ni)6Sn5の融点は約435℃である。
【００４３】
本実施形態によれば、補修材３０３を貼付し、比較的低温で加熱するだけで、配管の補修を行うことができる。
【００４４】
《第４の実施形態》
図１０（Ａ）は第４の実施形態に係る被補修部材の断面図、図１０（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図１０（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。図１１は補修材３０４の断面図である。
【００４５】
図１１に示す補修材３０４は、TLPを生じさせる原料成分と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分との混合層を備える補修用シートである。この補修材３０４は、Cu-Niの厚膜接合材４１およびSnの厚膜接合材４２を備えている。接合材４１は、例えば粒径0.5〜30μｍのCu-Ni合金粉末（高融点金属粉末）３１を含み、接合材４２は、例えば粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２を含む。
【００４６】
接合材４１はCu-Ni合金粉末３１をバインダおよびフラックス等の樹脂成分と共に混練してペースト状にしたもの、接合材４２はSn粉末３２をバインダおよびフラックス等の樹脂成分と共に混練してペースト状にしたものである。基材シート３５に接合材４１が塗布形成され、その表面に接合材４２が塗布され、さらにその表面に粘着層３４が塗布形成されることにより、この補修材３０４は構成されている。
【００４７】
被補修部材１０は例えばCu管であり、図１０（Ａ）に表れているように、被補修部材１０に破損部ＤＰがある。補修にあたっては、先ず図１０（Ｂ）に示すように、破損部ＤＰに補修材３０４を貼付する。
【００４８】
その後、補修材３０４およびその近傍を熱風加熱する。これにより、図１０（Ｃ）に示すように、補修材３０４に含まれるCu-Ni粉末はSn粉末と反応し、高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。また、被補修部材１０と接合材（４１，４２）との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。同様に、基材シート３５と接合材（４１，４２）との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。
【００４９】
基材のCuはSn粉末と合金化されやすいので、基材シート３５との界面に厚いCu-Sn層が形成される傾向があるが、本実施形態によれば、Cu箔等の基材シート３５側にCu-Ni厚膜層を形成したので（Sn厚膜層４２をCu箔から分離したので）、上記問題は抑制される。すなわち、図９に示した例に比べて、昇温時に基材のCuとSnとの合金化の先行が抑制され、補修材３０４の接合強度が向上する可能性がある。
【００５０】
《第５の実施形態》
図１２（Ａ）は第５の実施形態に係る被補修部材の断面図、図１２（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図１２（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。図１３は補修材３０５の断面図である。
【００５１】
図１３に示す補修材３０５は、TLPを生じさせる原料成分と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分との混合層を備える補修用シートである。この補修材３０５は、Snの厚膜接合材４２を備えている。接合材４２は、例えば粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２をバインダおよびフラックス等の樹脂成分と共に混練してペースト状にしたものである。
【００５２】
接合材４２は基材シート３５に塗布形成され、その表面に粘着層３４が塗布形成されている。
【００５３】
被補修部材１０は例えばCu管であり、図１２（Ａ）に表れているように、被補修部材１０に破損部ＤＰがある。補修にあたっては、先ず図１２（Ｂ）に示すように、破損部ＤＰに補修材３０５を貼付する。
【００５４】
その後、補修材３０５およびその近傍を熱風加熱する。これにより、図１２（Ｃ）に示すように、補修材３０５に含まれるSn粉末３２は基材シート（Cu-Ni箔）４３と反応し、高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。また、被補修部材１０と接合材４２との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。
【００５５】
《第６の実施形態》
図１４（Ａ）は第６の実施形態に係る被補修部材の断面図、図１４（Ｂ）はその補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図１４（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。図１５は補修材３０６の断面図である。
【００５６】
図１５に示す補修材３０６は、TLPを生じさせる原料成分と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分との混合層を備える補修用シートである。この補修材３０６は、Cu-Niの厚膜接合材４１およびSnの厚膜接合材４２を備えている。接合材４１は、例えば粒径0.5〜30μｍのCu-Ni合金粉末（高融点金属粉末）３１を含み、接合材４２は、例えば粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２を含む。
【００５７】
接合材４１はCu-Ni合金粉末３１をバインダおよびフラックス等の樹脂成分と共に混練してペースト状にしたもの、接合材４２はSn粉末３２をバインダおよびフラックス等の樹脂成分と共に混練してペースト状にしたものである。図１５では樹脂成分３３も図示している。基材シート（Cu-Ni箔）４３に接合材４２が塗布形成され、その表面に接合材４１が塗布され、その表面に接合材４２が塗布形成され、さらにその表面に粘着層３４が塗布形成されることにより、この補修材３０６は構成されている。なお、接合材４１，４２は塗布法以外に、それぞれを予めシート状にし、積層してもよい。
【００５８】
被補修部材１０は例えばCu管であり、図１４（Ａ）に表れているように、被補修部材１０に破損部ＤＰがある。補修にあたっては、先ず図１４（Ｂ）に示すように、破損部ＤＰに補修材３０６を貼付する。
【００５９】
その後、補修材３０６およびその近傍を熱風加熱する。これにより、図１４（Ｃ）に示すように、補修材３０６に含まれるCu-Ni粉末はSn粉末と反応し、高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。また、被補修部材１０と接合材４０との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。
【００６０】
接合材４０内の樹脂成分３３はTLP反応にしたがって外部へ押し出されようとし、Cu-Ni-Sn合金層の側周（露出）部に樹脂成分３３の滲出物である樹脂膜Ｒが形成される。この樹脂膜ＲによってCu-Ni-Sn合金層の側周（露出）部が被覆される。
【００６１】
本実施形態によれば、Cu-Ni-Sn合金層が樹脂層でコートされるため、被補修部材１０とCu-Sn金属間化合物層およびCu-Ni-Sn合金層３７の接合状態を容易に安定化させることができ、また、接合部の強度も向上させることができる。
【００６２】
なお、Cu-Ni-Sn層とCu-Ni層との界面は接合強度が低いので、Cu-Niは残らない方が好ましい。本実施形態によれば、Cu-Ni箔等の基材シート４３からCu-Niの厚膜接合材４１を分離したので、その問題は抑制される。すなわち、Cu-NiはSn厚膜接合材４２中のSnと反応してCu-Ni-Sn合金化が進み、Cu-Niは残りにくい。その結果、補修材３０６の接合強度が向上する。
【００６３】
《第７の実施形態》
第７の実施形態ではステンレススチール（SUS）製構造体の補修について図１６〜図１８を参照して説明する。図１６、図１７、図１８は、補修工程を順に表したものである。
【００６４】
図１６（Ａ）は被補修部材１０の斜視図、図１６（Ｂ）はその補修部の断面図である。被補修部材１０はSUS板であり、破損部（穴）ＤＰが生じている。
【００６５】
図１７（Ａ）は上記破損部ＤＰに補修材３０７を貼付した状態の斜視図、図１７（Ｂ）はその補修部の断面図である。図に表れているように、破損部ＤＰを穴埋めするように補修材３０７を破損部ＤＰに貼り付ける。なお、補修材３０７を貼付する前に、被補修部材１０の補修部にフラックスを塗布してもよい。これにより、被補修部材１０表面の酸化膜が効果的に除去されて清浄面が速やかに露出する。
【００６６】
上記補修材３０７の構成は、図９（Ｃ）に示した補修材３０３と同様である。但し、樹脂成分にはステンレススチール用フラックスを含んでいる。
【００６７】
その後、補修材３０７およびその近傍を熱風加熱する。図１８（Ａ）は補修材３０７およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図１８（Ｂ）はその補修部の断面図である。補修材３０７に含まれるCu-Ni合金粉末はSn粉末と反応し、高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７を構成するCu-Ni-Sn合金は、金属間化合物（Cu2NiSn等）である。また、基材シート３５と接合材４０との界面に金属間化合物であるCu-Sn層３６が形成される。被補修部材１０と接合材４０との界面にはSUSとの反応層（FeSn2）がわずかに形成される場合がある。この反応層の融点はSnの融点より高い。
【００６８】
ステンレススチール等のFe系合金はSnとの反応温度が高いので、加熱温度は例えば350〜500℃とする。
【００６９】
《第８の実施形態》
図１９（Ａ）は第８の実施形態に係る補修材の斜視図、図１９（Ｂ）はその断面図である。この補修材３０８は、Cu箔等の基材シート３５に接合層５０が形成され、その表面に粘着層３４が形成されたものである。接合層５０はCu-Ni層５２およびSn層５１で構成されている。Cu-Ni層５２は箔またはめっき膜である。Sn層５１も箔またはめっき膜である。Cu-Ni層５２についても、Sn層５１についても、箔で形成する場合は、基材シート３５とともに貼り合わせる。めっき膜で形成する場合には、基材シート３５にCu-Niのめっき膜を形成し、さらにSnのめっき膜を形成する。
【００７０】
上記補修材３０８を用いて補修する場合、第２の実施形態ないし第７の実施形態で示したとおり、被補修部材の補修部に貼付し、所定温度まで加熱する。これにより、Cu-Ni層５２のCu-NiとSn層５１のSnとがTLP反応して、被補修部材と基材シート３５との間にCu-Ni-Sn合金層が形成される。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。すなわち破損部がCu-Ni-Sn合金層を介して基材シート３５で被覆されることにより補修される。
【００７１】
本実施形態によれば、接合層５０が箔またはめっき膜で形成されているので、加熱処理によって、より緻密な合金層が形成される。
【００７２】
《第９の実施形態》
第９の実施形態では、非金属製構造体の補修を行う例について、図２０〜図２３を参照して説明する。図２０〜図２３は、補修工程を順に表したものである。
【００７３】
図２０（Ａ）は被補修部材の斜視図、図２０（Ｂ）はその補修部の断面図である。被補修部材１０は例えば塩化ビニル等の樹脂管であり、破損部（穴）ＤＰが生じている。
【００７４】
非金属製構造体の補修を行うには、先ず被補修部材の少なくとも補修部（破損部周囲）に厚さ2〜5μｍのSnめっきを施す。図２１（Ａ）は、めっき膜１３形成後の斜視図、図２１（Ｂ）はその補修部の断面図である。
【００７５】
図２２（Ａ）は上記破損部ＤＰに補修材３０９を貼付した状態の斜視図、図２２（Ｂ）はその補修部の断面図である。図に表れているように、補修材３０９の粘着層３４の粘着性を利用して、破損部ＤＰを塞ぐように補修材３０９を貼り付ける。補修材３０９は、Cu基材シート３５にCu-Ni厚膜層４１および粘着層３４が形成されたものである。
【００７６】
その後、補修材３０９およびその近傍を熱風加熱する。図２３（Ａ）は補修材３０９およびその近傍を加熱して補修が完了した状態の斜視図、図２３（Ｂ）はその補修部の断面図である。補修材３０９に含まれるCu-Ni合金粉末はSnめっき膜のSnと反応し、高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層３７に含まれる主な金属間化合物相は(Cu, Ni)6Sn5であり、この他にCu2NiSnが含まれる。また、基材シート３５とCu-Ni-Sn合金層３７との界面に金属間化合物であるCu-Ni層３８が形成される。
【００７７】
本実施形態において、Snめっき膜１３は請求項２に記載の「第１金属」に相当し、補修材３０９内のCu-Ni厚膜のCu-Niは「第２金属」に相当する。
【００７８】
上記めっき膜１３の形成には、無電解めっき法、電解（電気）めっき法、溶融めっき法等を用いることができる。
【００７９】
補修材３０９から被補修部材の破損部（穴周縁部）に、厚膜層４１内の樹脂成分の滲出物である樹脂膜Ｒが形成される。この樹脂膜ＲによってCu-Ni-Sn合金層とSnめっき膜との界面が樹脂膜Ｒで被覆され、管の密閉性が高まる。
【００８０】
なお、本実施形態は、管材料として樹脂以外にSnめっき可能な材質であれば同様に適用できる。例えばセラミックにも適用できる。また、非金属に限らず、例えばCu管等、金属部材にも同様に適用できる。すなわち、被補修部材側の高融点金属と補修材側の低融点金属でTLP接合してもよい。
【００８１】
《第１０の実施形態》
図２４（Ａ）は第１０の実施形態に係る被補修部材の断面図、図２４（Ｂ）は被補修部材の補修部に補修材を貼付した状態の断面図、図２４（Ｃ）は補修を完了した状態の断面図である。図２５は、図２４（Ｂ）に示す補修材３１０の拡大断面図である。図２６は、図２４（Ｃ）に示す補修材３１０の拡大断面図である。
【００８２】
図２５に示す補修材３１０は、TLP層を形成するための原料成分と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分との混合層を備える補修用シートである。補修材３１０は、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１とSn厚膜接合材１４２とが接合して一体化した補修用シートである。
【００８３】
補修材３１０は、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１とSn厚膜接合材１４２とを積層後に圧着や熱圧着することにより、または、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１とSn厚膜接合材１４２との内いずれか一方の上にコーティングされることにより一体化されている。
【００８４】
Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１は、前述のSn+Cu-Ni厚膜接合材４０と同様の構成を有し、シート状である。Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１は、例えば粒径0.5〜30μｍのCu-Ni合金粉末（高融点金属粉末）３１、および粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２を含む。Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１の樹脂成分は主にバインダおよびフラックスである。
【００８５】
ここで、Sn粉末３２とCu-Ni合金粉末３１の配合比は重量比で８０：２０〜３０：７０の範囲であることが好ましい。Sn粉末３２の割合が８０重量％を超えると、加熱時にSn+Cu-Niの厚膜接合が球状化し易くなる。
【００８６】
一方、Sn粉末３２の割合が３０重量％未満となると、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１と被補修部１０との接合力が低下してしまう。また、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１の一方の面には粘着層３４が被覆されている。
【００８７】
Sn厚膜接合材１４２は、シート状である。Sn厚膜接合材１４２は、粒径0.5μm〜100μmのSn粉末と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分とを含む。Sn厚膜接合材１４２の樹脂成分は主にバインダおよびフラックスである。
【００８８】
なお、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１とSn厚膜接合材１４２とに含まれる全ての金属粉末中に占めるSn粉末３２の割合は９０重量％を超えないことが好ましい。全ての金属粉末中に９０重量％を超えるSn粉末３２が存在する場合、Sn粉末３２とCu-Ni合金粉末３１とが反応する前に、複数のSn粉末３２が一体化し、球状になってしまう場合があるためである。
【００８９】
被補修部材１０は例えばCu板であり、図２４（Ａ）に示すように、破損部ＤＰを有する。補修にあたっては、先ず図２４（Ｂ）に示すように、破損部ＤＰに補修材３１０を貼付する。
【００９０】
その後、補修材３１０およびその近傍を熱風加熱する。これにより、図２４（Ｃ）と図２６に示すように、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１に含まれるCu-Ni合金粉末３１はSn粉末３２と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層１３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層１３７は、(Cu, Ni)6Sn5、Cu2NiSn等の金属間化合物から構成される、多孔質体である。
【００９１】
また、TLPによって、被補修部材１０と補修材３１０との界面に、Cu-Sn合金層３６が形成される。Cu-Sn合金も、前述の実施形態と同様に、金属間化合物である。
【００９２】
さらに、Sn厚膜接合材１４２に含まれるSn粉末３２は溶融してCu-Ni-Sn合金層１３７にできた複数の孔に浸透する。これにより、SnがCu-Ni-Sn合金層１３７の複数の孔に充填されるため、Cu-Ni-Sn合金層１３７は、前述のCu-Ni-Sn合金層３７より緻密になる。
【００９３】
なお、粘着層３４にフラックスが含まれていることが好ましい。そのことにより、被補修部材１０の表面の清浄化（酸化膜除去）効果があり、反応速度がより向上する。
【００９４】
このようにして、比較的低温でTLPが進行し、融点が例えば400℃以上のCu-Ni-Sn合金層１３７が形成されるとともに、緻密なCu-Ni-Sn合金層１３７が形成される。
【００９５】
本実施形態によれば、補修材３１０を貼付して比較的低温で加熱するだけで、破損部ＤＰを耐熱性の高いCu-Ni-Sn合金層１３７で覆うことができ、かつ、気密性、液密性を確保することができる。
【００９６】
《第１１の実施形態》
図２７は、第１１の実施形態に係る補修材３１１の拡大断面図である。
【００９７】
図２７に示す補修材３１１は、TLP層を形成するための原料成分と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分との混合層を備える補修用シートである。補修材３１１は、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１とSn厚膜接合材１４２とSn厚膜接合材１４３とが接合して一体化した補修用シートである。
【００９８】
補修材３１１は、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１とSn厚膜接合材１４２とSn厚膜接合材１４３とを積層後に圧着や熱圧着することにより、または、いずれかの厚膜接合材上にコーティングされることにより一体化されている。
【００９９】
Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１は、前述のSn+Cu-Ni厚膜接合材４０と同様の構成を有し、シート状である。Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１は、例えば粒径0.5〜30μｍのCu-Ni合金粉末（高融点金属粉末）３１、および粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２を含む。Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１の樹脂成分は、主にバインダおよびフラックスである。
【０１００】
ここで、Sn粉末３２とCu-Ni合金粉末３１の配合比は重量比で８０：２０〜３０：７０の範囲であることが好ましい。Sn粉末３２の割合が８０重量％を超えると、加熱時にSn+Cu-Niの厚膜接合が球状化し易くなる。
【０１０１】
一方、Sn粉末３２の割合が３０重量％未満となると、Sn+Cu-Niの厚膜接合材内でのSn粉末とCu-Ni合金粉末の接合力が著しく弱くなり、液体化したSn粉末の流動を抑えることができなくなるからである。
【０１０２】
次に、Sn厚膜接合材１４２は、シート状である。Sn厚膜接合材１４２は、粒径0.5μm〜100μmのSn粉末と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分とを含む。Sn厚膜接合材１４２の樹脂成分は主にバインダおよびフラックスである。
【０１０３】
次に、Sn厚膜接合材１４３も、シート状である。Sn厚膜接合材１４３の厚みは、Sn厚膜接合材１４２の厚みより薄い。また、Sn厚膜接合材１４３の一方の面には粘着層３４が被覆されている。その他の点に関して、Sn厚膜接合材１４２とSn厚膜接合材１４３とは、同じ構成であるため、Sn厚膜接合材１４３の説明を省略する。
【０１０４】
なお、Sn厚膜接合材１４２に含まれるSn粉末とSn厚膜接合材１４３に含まれるSn粉末とは、必要に応じて粒径の異なるものを使用してもよい。例えば、Sn厚膜接合材１４２に含まれるSn粉末の粒径を、Sn厚膜接合材１４３に含まれるSn粉末の粒径より大きくすることで、Sn厚膜接合材１４２に含まれるSn粉末の反応を、Sn厚膜接合材１４３に含まれるSn粉末の反応より遅らせることができる。
【０１０５】
また、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１とSn厚膜接合材１４２とSn厚膜接合材１４３とに含まれる全ての金属粉末中に占めるSn粉末３２の割合は９０重量％を超えないことが好ましい。全ての金属粉末中に９０重量％を超えるSn粉末３２が存在する場合、Sn粉末３２とCu-Ni合金粉末３１とが反応する前に、複数のSn粉末３２が一体化し、球状になってしまう場合があるためである。
【０１０６】
被補修部材１０は例えばCu板であり、図２７に示すように、破損部ＤＰを有する。補修にあたっては、先ず図２７に示すように、破損部ＤＰに補修材３１１を貼付する。
【０１０７】
その後、補修材３１１およびその近傍を熱風加熱する。これにより、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１に含まれるCu-Ni合金粉末３１はSn粉末３２と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層１３７が生じる（図２４（C）と図２６参照）。Cu-Ni-Sn合金層１３７は、(Cu, Ni)6Sn5、Cu2NiSn等の金属間化合物から構成される、多孔質体である。
【０１０８】
また、TLPによって、被補修部材１０と補修材３１１との界面に、Cu-Sn合金層３６が形成される。Cu-Sn合金も、前述したように、金属間化合物である。
【０１０９】
さらに、Sn厚膜接合材１４２及びSn厚膜接合材１４３に含まれるSn粉末３２は溶融してCu-Ni-Sn合金層１３７にできた複数の孔に浸透する。これにより、SnがCu-Ni-Sn合金層１３７の複数の孔に充填されるため、Cu-Ni-Sn合金層１３７は、前述のCu-Ni-Sn合金層３７より緻密になる。
【０１１０】
なお、粘着層３４にフラックスが含まれていることが好ましい。そのことにより、被補修部材１０の表面の清浄化（酸化膜除去）効果があり、反応速度がより向上する。
【０１１１】
このようにして、比較的低温でTLPが進行し、融点が例えば400℃以上のCu-Ni-Sn合金層１３７が形成されるとともに、緻密なCu-Ni-Sn合金層１３７が形成される。
【０１１２】
本実施形態によれば、補修材３１１を貼付して比較的低温で加熱するだけで、破損部ＤＰを耐熱性の高いCu-Ni-Sn合金層１３７で覆うことができ、かつ、気密性、液密性を確保することができる。
【０１１３】
《第１２の実施形態》
図２８は、第１２の実施形態に係る補修材３１２の拡大断面図である。
【０１１４】
第１２の実施形態の補修材３１２が第１０の実施形態補修材３１０と相違する点は、Ｓｎ粉末３２からなるSn厚膜接合材１４２を、Ｓｎ箔２４２に置き換えた点である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。
【０１１５】
この構成においても、補修にあたっては、先ず図２８に示すように、破損部ＤＰに補修材３１２を貼付する。
【０１１６】
その後、補修材３１０およびその近傍を熱風加熱する。これにより、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１に含まれるCu-Ni合金粉末３１はSn粉末３２と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層１３７が生じる（図２４（C）と図２６参照）。Cu-Ni-Sn合金層１３７は、(Cu, Ni)6Sn5、Cu2NiSn等の金属間化合物から構成される、多孔質体である。
【０１１７】
さらに、Ｓｎ箔２４２は溶融してCu-Ni-Sn合金層１３７にできた複数の孔に浸透する。これにより、SnがCu-Ni-Sn合金層１３７の複数の孔に充填されるため、Cu-Ni-Sn合金層１３７は、前述のCu-Ni-Sn合金層３７より緻密になる。
【０１１８】
したがって、第１２の実施形態の補修材３１２は、第１０の実施形態補修材３１０と同様の作用効果を奏する。
【０１１９】
《第１３の実施形態》
図２９は、第１３の実施形態に係る補修材３１３の拡大断面図である。
【０１２０】
第１３の実施形態の補修材３１３が第１１の実施形態補修材３１１と相違する点は、Ｓｎ粉末３２からなるSn厚膜接合材１４２及びSn厚膜接合材１４３を、Ｓｎ箔２４２及びＳｎ箔２４３に置き換えた点である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。
【０１２１】
この構成においても、補修にあたっては、先ず図２９に示すように、破損部ＤＰに補修材３１３を貼付する。
【０１２２】
その後、補修材３１３およびその近傍を熱風加熱する。これにより、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１に含まれるCu-Ni合金粉末３１はSn粉末３２と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層１３７が生じる（図２４（C）と図２６参照）。Cu-Ni-Sn合金層１３７は、(Cu, Ni)6Sn5、Cu2NiSn等の金属間化合物から構成される、多孔質体である。
【０１２３】
さらに、Ｓｎ箔２４２及びＳｎ箔２４３は溶融してCu-Ni-Sn合金層１３７にできた複数の孔に浸透する。これにより、SnがCu-Ni-Sn合金層１３７の複数の孔に充填されるため、Cu-Ni-Sn合金層１３７は、前述のCu-Ni-Sn合金層３７より緻密になる。
【０１２４】
したがって、第１３の実施形態の補修材３１３は、第１１の実施形態補修材３１１と同様の作用効果を奏する。
【０１２５】
《第１４の実施形態》
図３０は、第１４の実施形態に係る補修材３１４の拡大断面図である。
【０１２６】
補修材３１４は、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２とSn+Cu-Ni厚膜接合材４０２とを積層後に圧着や熱圧着することにより、または、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２とSn+Cu-Ni厚膜接合材４０２との内いずれか一方の上にコーティングされることにより一体化されている。
【０１２７】
Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２は、前述のSn+Cu-Ni厚膜接合材５０２と同様の構成を有し、シート状である。Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２は、例えば粒径0.5〜30μｍのCu-Ni合金粉末（高融点金属粉末）３１、および粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２を含む。Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２の樹脂成分は主にバインダおよびフラックスである。
【０１２８】
ここで、Sn粉末３２とCu-Ni合金粉末３１の配合比は重量比で８０：２０〜３０：７０の範囲であることが好ましい。Sn粉末３２の割合が８０重量％を超えると、加熱時にSn+Cu-Niの厚膜接合が球状化し易くなる。
【０１２９】
一方、Sn粉末３２の割合が３０重量％未満となると、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２と被補修部１０との接合力が低下してしまう。また、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２の一方の面には粘着層３４が被覆されている。
【０１３０】
次に、Sn+Cu-Ni厚膜接合材４０２も、シート状である。Sn+Cu-Ni厚膜接合材４０２中におけるSn粉末３２の量は、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２中におけるSn粉末３２の量より多い。その他の点に関して、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２とSn+Cu-Ni厚膜接合材４０２とは、同じ構成であるため、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２の説明を省略する。
【０１３１】
なお、Sn+Cu-Ni厚膜接合材４０２とSn+Cu-Ni厚膜接合材５０２とに含まれる全ての金属粉末中に占めるSn粉末３２の割合は９０重量％を超えないことが好ましい。全ての金属粉末中に９０重量％を超えるSn粉末３２が存在する場合、Sn粉末３２とCu-Ni合金粉末３１とが反応する前に、複数のSn粉末３２が一体化し、球状になってしまう場合があるためである。
【０１３２】
補修にあたっては、先ず図３０に示すように、破損部ＤＰに補修材３１４を貼付する。
【０１３３】
その後、補修材３１４およびその近傍を熱風加熱する。これにより、Sn+Cu-Ni厚膜接合材４０２に含まれるCu-Ni合金粉末３１はSn粉末３２と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層１３７が生じる（図２４（C）と図２６参照）。
【０１３４】
同時に、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２に含まれるCu-Ni合金粉末３１はSn粉末３２と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層１３７が生じる（図２４（C）と図２６参照）。Cu-Ni-Sn合金層１３７は、(Cu, Ni)6Sn5、Cu2NiSn等の金属間化合物から構成される、多孔質体である。
【０１３５】
また、TLPによって、被補修部材１０と補修材３１４との界面に、Cu-Sn合金層３６が形成される。Cu-Sn合金も、前述したように、金属間化合物である。
【０１３６】
さらに、Sn+Cu-Ni厚膜接合材４０２とSn+Cu-Ni厚膜接合材５０２とに含まれる残余のSn粉末３２は溶融してSn+Cu-Ni厚膜接合材５０２のCu-Ni-Sn合金層１３７にできた複数の孔に浸透する。
【０１３７】
これにより、SnがSn+Cu-Ni厚膜接合材５０２のCu-Ni-Sn合金層１３７の複数の孔に充填されるため、Sn+Cu-Ni厚膜接合材５０２のCu-Ni-Sn合金層１３７は、前述のCu-Ni-Sn合金層３７より緻密になる。
【０１３８】
なお、粘着層３４にフラックスが含まれていることが好ましい。そのことにより、被補修部材１０の表面の清浄化（酸化膜除去）効果があり、反応速度がより向上する。
【０１３９】
このようにして、比較的低温でTLPが進行し、融点が例えば400℃以上のCu-Ni-Sn合金層１３７が形成されるとともに、緻密なCu-Ni-Sn合金層１３７が形成される。
【０１４０】
本実施形態によれば、補修材３１４を貼付して比較的低温で加熱するだけで、破損部ＤＰを耐熱性の高いCu-Ni-Sn合金層１３７で覆うことができ、かつ、気密性、液密性を確保することができる。
【０１４１】
《第１５の実施形態》
図３１は、第１５の実施形態に係る補修材３１５の拡大断面図である。図３２は、補修が完了した後の補修材３１５の拡大断面図である。
【０１４２】
図３１に示す補修材３１５は、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１と、はんだ４４２とで構成されている。Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１は、TLP層を形成するための原料成分と、熱処理時に軟化・流動する樹脂成分との混合層を備える補修用シートである。
【０１４３】
Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１は、前述のSn+Cu-Ni厚膜接合材４０と同様の構成を有し、シート状である。Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１は、例えば粒径0.5〜30μｍのCu-Ni合金粉末（高融点金属粉末）３１、および粒径0.5〜30μｍのSn粉末（低融点金属粉末）３２を含む。Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１の樹脂成分は主にバインダおよびフラックスである。
【０１４４】
ここで、Sn粉末３２とCu-Ni合金粉末３１の配合比は重量比で８０：２０〜３０：７０の範囲であることが好ましい。Sn粉末３２の割合が８０重量％を超えると、加熱時にSn+Cu-Niの厚膜接合が球状化し易くなる。
【０１４５】
一方、Sn粉末３２の割合が３０重量％未満となると、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１と被補修部１０との接合力が低下してしまう。また、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１の一方の面には粘着層３４が被覆されている。
【０１４６】
はんだ４４２は、例えばSnCu系はんだである。はんだ４４２は、本発明の補助材に相当する。
【０１４７】
被補修部材１０は例えばCu板であり、図３１に示すように、破損部ＤＰを有する。補修にあたっては、先ず図３１に示すように、破損部ＤＰにSn+Cu-Ni厚膜接合材１４１を貼付する。
【０１４８】
その後、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１およびその近傍を熱風加熱する。これにより、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１に含まれるCu-Ni合金粉末３１はSn粉末３２と反応し、TLPにより高融点の反応物であるCu-Ni-Sn合金層１３７が生じる。Cu-Ni-Sn合金層１３７は、(Cu, Ni)6Sn5、Cu2NiSn等の金属間化合物から構成される、多孔質体である。
【０１４９】
また、TLPによって、被補修部材１０とSn+Cu-Ni厚膜接合材１４１との界面に、Cu-Sn合金層３６が形成される。Cu-Sn合金も、前述したように、金属間化合物である。
【０１５０】
なお、粘着層３４にフラックスが含まれていることが好ましい。そのことにより、被補修部材１０の表面の清浄化（酸化膜除去）効果があり、反応速度がより向上する。
【０１５１】
次に、はんだ４４２を溶融し、Cu-Ni-Sn合金層１３７の被補修部材１０とは逆側の主面上にはんだ付けする。これにより、溶融したはんだ４４２は、図３２に示すように、Cu-Ni-Sn合金層１３７にできた複数の孔に浸透する。この結果、はんだ４４２がCu-Ni-Sn合金層１３７の複数の孔に充填されるため、Cu-Ni-Sn合金層１３７は、前述のCu-Ni-Sn合金層３７より緻密になる。
【０１５２】
このようにして、比較的低温でTLPが進行し、融点が例えば400℃以上のCu-Ni-Sn合金層１３７が形成されるとともに、緻密なCu-Ni-Sn合金層１３７が形成される。
【０１５３】
本実施形態によれば、Sn+Cu-Ni厚膜接合材１４１を貼付して比較的低温で加熱するだけで、破損部ＤＰを耐熱性の高いCu-Ni-Sn合金層１３７で覆うことができ、かつ、気密性、液密性を確保することができる。
【０１５４】
なお、その後、Cu-Ni-Sn合金層１３７の被補修部材１０とは逆側の主面上に、通常の糸はんだや棒はんだなどではんだ４４２をさらにはんだ付けし、必要に応じてCu-Ni-Sn合金層１３７の緻密性を高めても構わない。
【０１５５】
《他の実施形態》
なお、液相拡散（TLP）反応を利用する場合、高融点金属としてCu以外に、Ni，Ag，Au等であっても適用できる。それぞれに適した熱処理条件（温度および時間）を設定すればよい。
【０１５６】
第６の実施形態において、接合材内の樹脂成分が外部へ押し出されて、合金層の側周（露出）部に樹脂膜Ｒが形成される例を示したが、この作用効果は第６の実施形態以外についても同様に適用できる。また、樹脂成分の材質、量および加熱条件によっては、樹脂成分を揮発させることができ、必要に応じて樹脂膜Ｒを形成しないこともできる。
【０１５７】
低融点金属粉末としては、上記Sn粉末以外に、Snを主成分とする粉末を用いることができる。また、高融点金属粉末としては、上記Cu-Ni合金粉末以外に、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金、及びAg-Pd合金からなる群より選ばれる１種または複数種の粉末を用いることができる。
【０１５８】
なお、以上に示した各実施形態の加熱工程において、熱風加熱以外に遠赤外線加熱や高周波誘導加熱を行ってもよい。
【０１５９】
また、以上の実施形態では、被補修部材１０がCu板であり、被補修部材１０の表面の金属がCuを主成分とする金属であったが、これに限るものではない。
【０１６０】
実施の際は、少なくとも被補修部材の表面の金属が、低融点金属を主とする第１金属であり、補修材が、低融点金属の融点よりも高い融点を有する第２金属を含んでいてもよい。
【０１６１】
例えば、被補修部材の表面の金属が、Snを主成分とする金属であり、補修材が、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金を含んでいてもよい。
【０１６２】
この場合も、被補修部材の破損部を、第１金属と第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修する。また、反対に、少なくとも被補修部材の表面の金属が、高融点金属を主とする第２金属であり、補修材が、高融点金属の融点よりも低い融点を有する第１金属を含んでいてもよい。
【０１６３】
例えば、被補修部材の表面の金属が、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金金属であり、補修材が、Snを主成分とする金属を含んでいてもよい。
【０１６４】
この場合も、被補修部材の破損部を、第１金属と第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修する。
【０１６５】
なお、被補修部材の表面の金属は、Cuを主成分とする金属に限らず、Agを主成分とする金属、等であっても適用できる。
【０１６６】
また、以上の各実施形態では、Cu箔である基材シート３５、Cu-Ni箔である基材シート４３、及びSn箔２４２、２４３が用いられているが、これに限るものではない。実施の際は、箔の代わりに、例えば、Cu薄膜、Cu-Ni薄膜、及びSn薄膜を用いてもよい。
【０１６７】
以上の各実施形態で示した破損部の形態は開口された穴であったが、損耗による肉薄部や亀裂部の補修にも同様に適用できる。
【０１６８】
以上に示した各実施形態によれば、補修材のみで補修部を充填、または補修材で封じておけば、別途それら補修材または補修材を保持するための治具等を設けなくても、高温処理時に高速に合金化反応が進むため、補修材が流れたり動いたりすることもなく、処理前に充填、貼り付けした構造のまま金属同士の接合による補修が完了するため、簡単に失敗なく補修をおこなうことができる。
【符号の説明】
【０１６９】
ＤＰ…破損部
Ｒ…樹脂膜
１０…被補修部材
１３…Snめっき膜
３１…Cu-Ni合金粉末
３２…Sn粉末
３３…樹脂成分
３４…粘着層
３５…基材シート（Cu箔）
３６…Cu-Sn化合物層
３７…Cu-Ni-Sn合金層
３８…Cu-Ni化合物層
４０…Sn+Cu-Ni厚膜接合材
４１…Cu-Ni厚膜接合材（厚膜層）
４２…Sn厚膜接合材（厚膜層）
４３…基材シート（Cu-Ni箔）
５０…接合層
５１…Sn層
５２…Cu-Ni層
１３７…Cu-Ni-Sn合金層
１４１…Sn+Cu-Ni厚膜接合材（厚膜層）
１４２…Sn厚膜接合材（厚膜層）
２４２、２４３…Sn箔
３０１〜３１５…補修材
４０２…Cu-Ni厚膜接合材（Sn量多い）
４４２…はんだ
５０２…Cu-Ni厚膜接合材（Sn量少ない）
【図１】
2015105089.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015105089.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015105089.tif 000012
【図１１】
2015105089.tif 000013
【図１２】
2015105089.tif 000014
【図１３】
2015105089.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2015105089.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2015105089.tif 000029
【図２８】
2015105089.tif 000030
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月24日(2016.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面が金属である被補修部材の破損部を補修材で覆う工程と、前記補修材を所定温度に加熱する工程と、を含む、被補修部材の破損部の補修方法であって、
前記補修材は、低融点金属を主とする第１金属を金属粉末として含有し、前記低融点金属の融点よりも高い融点を有する第２金属を合金粉末として含有した厚膜層と、前記厚膜層の前記破損部に接する側の面に被覆された粘着層と、を有しており、
前記破損部を、前記第１金属と前記第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修する、補修方法。
【請求項２】
前記粘着層にフラックスを含有する、請求項１に記載の補修方法。
【請求項３】
前記第１金属を、Snを主成分とする金属とし、
前記第２金属を、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金とする、請求項１または２に記載の補修方法。
【請求項４】
前記被補修部材の表面の前記金属を、Snを主成分とする金属、Agを主成分とする金属、あるいは、Cuを主成分とする金属とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項５】
前記補修材は、前記第１金属を金属粉末として、前記第２金属を合金粉末としてそれぞれ含有した厚膜層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項６】
前記厚膜層上に、前記第１金属を金属粉末として含有する、あるいは、前記第１金属からなる箔または薄膜である補助層を設け、前記粘着層側を前記被補修部材の前記破損部側に当接させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項７】
前記厚膜層は還元剤および樹脂をさらに含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項８】
前記厚膜層は基材シート上に設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項９】
少なくとも表面が金属の被補修部材の破損部を補修するための補修材であって、
Snを主成分とする第１金属と、
Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の第２金属と、を含み、
前記第１金属を金属粉末として含有し、前記第２金属を合金粉末として含有した厚膜層と、前記厚膜層の前記破損部に接する側の面に被覆された粘着層と、を有する、補修材。
【請求項１０】
前記粘着層にフラックスを含有する、請求項９に記載の補修材。
【請求項１１】
さらにバインダ樹脂を含有し、シート状に成形されている、請求項９または１０に記載の補修材。
【請求項１２】
さらに還元剤を含有する、請求項９から１１のいずれか１項に記載の補修材。
【請求項１３】
少なくとも表面が低融点金属を主とする第１金属である被補修部材の破損部を補修材で覆う工程と、前記補修材を所定温度に加熱する工程と、を含む、被補修部材の破損部の補修方法であって、
前記補修材は、前記低融点金属の融点よりも高い融点を有する第２金属を合金粉末として含有した厚膜層と、前記厚膜層の前記破損部に接する側の面に被覆された粘着層と、を有しており、
前記破損部を、前記第１金属と前記第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修する、補修方法。
【請求項１４】
前記粘着層にフラックスを含有する、請求項１３に記載の補修方法。
【請求項１５】
前記第１金属を、Snを主成分とする金属とし、
前記第２金属を、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金とする、請求項１３または１４に記載の補修方法。
【請求項１６】
少なくとも表面がSnを主成分とする低融点金属である被補修部材の破損部を補修するための補修材であって、
Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金を含み、
前記合金を合金粉末として含有した厚膜層と、前記厚膜層の前記破損部に接する側の面に被覆された粘着層と、を有する、補修材。
【請求項１７】
前記粘着層にフラックスを含有する、請求項１６に記載の補修材。
【請求項１８】
少なくとも表面が高融点金属を主とする第２金属である被補修部材の破損部を補修材で覆う工程と、前記補修材を所定温度に加熱する工程と、を含む、被補修部材の破損部の補修方法であって、
前記補修材は、前記高融点金属の融点よりも低い融点を有する第１金属を金属粉末として含有した厚膜層と、前記厚膜層の前記破損部に接する側の面に被覆された粘着層と、を有しており、
前記破損部を、前記第１金属と前記第２金属との金属間化合物を主相とする合金層にて補修する、補修方法。
【請求項１９】
前記粘着層にフラックスを含有する、請求項１８に記載の補修方法。
【請求項２０】
前記第１金属を、Snを主成分とする金属とし、
前記第２金属を、Cu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金とする、請求項１９に記載の補修方法。
【請求項２１】
少なくとも表面がCu-Ni合金、Cu-Mn合金、Cu-Al合金、Cu-Cr合金およびAg-Pd合金からなる群より選ばれる少なくとも１種の合金被補修部材の破損部を補修するための補修材であって、
Snを主成分とする金属を含み、
前記合金を合金粉末として含有した厚膜層と、前記厚膜層の前記破損部に接する側の面に被覆された粘着層と、を有する、補修材。
【請求項２２】
前記粘着層にフラックスを含有する、請求項２１に記載の補修材。
【国際調査報告】
2015105089.tif 000035
2015105089.tif 000036
2015105089.tif 000037
2015105089.tif 000038