(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の金属部品（１１）を第二の金属部品（１２）と接合するための方法であって、金属部品（１１、１２）が１１００℃超の固相線温度を有し、
第一の金属部品（１１）の表面（１５）上に融点降下組成物（１４）を塗布する段階であって、融点降下組成物（１４）が、
・第一の金属部品（１１）の融点を低下させるための、少なくとも４０ｗｔ％のホウ素及びケイ素を含む融点降下成分、及び
・任意で、表面（１５）上で融点降下組成物（１４）を塗布する段階（２０１）を促進するためのバインダー成分を含む、段階と、
前記表面（１５）上の接点（１６）で第二の金属部品（１２）を融点降下組成物（１４）に接触させる段階（２０２）と、
第一の、及び第二の金属部品（１１、１２）を１１００℃超の温度へ加熱する段階（２０３）であって、第一の金属部品（１１）の前記表面（１５）がそれによって融解して、第一の金属部品（１１）の表面層（２１）が融解して、融点降下成分と共に、接点（１６）で第二の金属部品（１２）と接触する溶融金属層（２１０）を形成する、段階と、
溶融金属層（２１０）が凝固して、接点（１６）で接合部（２５）を得ることを可能にする段階（２０４）と、を含む方法。
【請求項２】
ホウ素が、元素のホウ素及びホウ化ケイ素のホウ素、の何れかに由来する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ケイ素が、元素のケイ素及びホウ化ケイ素のケイ素、の何れかに由来する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
融点降下成分が、少なくとも８５ｗｔ％のホウ素及びケイ素、を含む、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。 
【請求項５】
ホウ素が、融点降下成分のホウ素及びケイ素含有量の少なくとも１０ｗｔ％を構成する、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
ケイ素が、融点降下成分のホウ素及びケイ素含有量の少なくとも５５ｗｔ％を構成する、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
融点降下成分が、金属元素を含まない、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
第一の金属部品が、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの厚さを備え、融点降下組成物（１４）を塗布する段階（２０１）が、第一の金属部品（１１）の表面（１５）上でｍｍ２当たり平均０．０２ｍｇ〜０．１２ｍｇのホウ素及びケイ素を塗布する段階を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
第一の金属部品が、０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを備え、融点降下組成物（１４）を塗布する段階（２０１）が、第一の金属部品（１１）の表面（１５）上でｍｍ２当たり平均０．０２ｍｇ〜１．０ｍｇのホウ素及びケイ素を塗布する段階を含む、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
表面（１５）が、前記表面（１５）上で接点（１６）によって画定される領域（Ａ２）よりも大きい領域（Ａ１）を有し、接合部（２５）を形成可能にする段階（２０４）のときに、溶融金属層（２１０）における金属が接点（１６）へ流れる、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
表面（１５）の領域（Ａ１）が、接点（１６）によって画定される領域（Ａ２）よりも少なくとも１０倍大きい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
表面（１５）の領域（Ａ１）が、接合部（２５）の断面の領域（Ａ３）よりも少なくとも３倍大きい、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
接合部（２５）が、加熱する段階（２０３）の前は第一の金属部品（１１）、及び第二の金属部品（１２）の何れかの一部であった金属を少なくとも５０ｗｔ％含む、請求項１から１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
第一の金属部品（１１）、及び第二の金属部品（１２）の何れかが、他の金属部品に向かって伸びる複数の突起部（２８、２９）を含み、第二の金属部品（１２）を前記表面（１５）に接触させる段階（２０２）のときに、複数の接点（１６、１１６）が前記表面（１５）上に形成される、請求項１から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
第一の金属部品が、
・Ｆｅを＞５０ｗｔ％、Ｃｒを＜１３ｗｔ％、Ｍｏを＜１ｗｔ％、Ｎｉを＜１ｗｔ％、及びＭｎを＜３ｗｔ％、
・Ｆｅを＞９０ｗｔ％、
・Ｆｅを＞６５ｗｔ％、及びＣｒを＞１３ｗｔ％、
・Ｆｅを＞５０ｗｔ％、Ｃｒを＞１５．５ｗｔ％、及びＮｉを＞６ｗｔ％、
・Ｆｅを＞５０ｗｔ％、Ｃｒを＞１５．５ｗｔ％、Ｍｏを１ｗｔ％〜１０ｗｔ％、及びＮｉを＞８ｗｔ％、
・Ｎｉを＞９７ｗｔ％、
・Ｃｒを＞１０ｗｔ％、及びＮｉを＞６０ｗｔ％、
・Ｃｒを＞１５ｗｔ％、Ｍｏを＞１０ｗｔ％、及びＮｉを＞５０ｗｔ％、
・Ｃｏを＞７０ｗｔ％、又は、
・Ｆｅを＞１０ｗｔ％、Ｍｏを０．１ｗｔ％〜３０ｗｔ％、Ｎｉを０．１ｗｔ％〜３０ｗｔ％、及びＣｏを＞５０ｗｔ％、
の何れかを含む、請求項１から１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
第一の金属部品（１１）を第二の金属部品（１２）と接合するための融点降下組成物であって、ｉ）融点を低下させるために少なくとも４０ｗｔ％のホウ素及びケイ素を含む融点降下成分と、ｉｉ）任意で、第一の金属部品（１１）上に融点降下組成物（１４）を塗布する段階（２０１）を促進するためのバインダー成分と、を含み、
ホウ素が、元素のホウ素及びホウ化ケイ素のホウ素、の何れかに由来し、
ケイ素が、元素のケイ素及びホウ化ケイ素のケイ素、の何れかに由来する、融点降下組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、融点降下組成物を用いて、第一の金属部品を第二の金属部品と接合するための方法に関する。また、本発明は、融点降下組成物、及び接合された金属部品を含む製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、金属元素から作製される金属部品（金属体、又は金属加工品）を接合するための異なる接合方法があり、金属元素は、様々な元素金属、同様に様々な金属合金を含む。それらが作製される金属元素、又は合金が理由で問題になっている金属部品は、少なくとも１１００℃の融点を有し、金属部品が、例えば純粋な銅、純粋なアルミニウム、又は様々なアルミニウム系合金から作製され得ないことを意味する。金属部品のいくつかの例は、典型的には鉄、ニッケル、コバルト系合金から作製され得る。
【０００３】
このような金属部品を接合するための一つの一般的な方法は溶接であり、追加の材料を有する、又は有さない金属部品において金属が融解される、つまり、キャスト製品が、融解、及びそれに続く再凝固によって形成される方法である。
【０００４】
他の一つの接合方法はろう付けであり、金属フィラーが最初に、接合される二つの金属部品の内の少なくとも一つの上に塗布され、その後その融点より上に加熱され、毛管作用によって金属部品間で分配される、金属接合プロセスである。金属フィラーは、典型的には適切な雰囲気によって保護された下で、その融点より上にもっていかれる。金属フィラーはその後、それが接合部を形成する接点へ向かって金属部品の上を流れる。一般的に、ろう付けの際、金属フィラーは、接合される金属部品間の間隙、又はギャップに接触して塗布される。熱プロセスの間、金属フィラーは融解し、接合されるギャップを埋める。ろう付けプロセスでは、３つの大きな段階があり、第一の段階は物理的段階と呼ばれる。物理的段階は、金属フィラーの濡れ、及び流れを含む。第二の段階は一般的に、所与の接合温度で生じる。この段階の間、固体−液体相互作用があり、実質的な物質移動を伴う。液体の金属フィラーにすぐ隣接する少量の金属部品は、この段階において金属フィラーに達するか、溶解するかの何れかである。同時に、液相から少量の元素が、固体金属部品へと侵入する。接合領域における成分のこの再分配は、金属フィラー組成へ、及び時々、金属フィラーの凝固の開始に変化をもたらす。最後の段階は、第２の段階と重複し、最終的な接合部の微細構造の形成によって特徴づけられ、接合部の凝固、及び冷却の間に進む。液体の金属フィラーに隣接する金属部品の体積は非常に小さい、つまり、接合部は、金属フィラーによって最大の程度まで形成される。一般的に、ろう付けの際、接合部において少なくとも９５％の金属は、金属フィラーに由来する。
【０００５】
二つの金属部品（母材）を接合するための他の一つの方法は、過渡的液相拡散接合（ＴＬＰ接合）であり、中間層からの融点降下成分が接合温度で金属部品の格子、及び粒子境界へと移動する際に拡散が生じる。そして、固体状態の拡散プロセスは、接合界面での組成の変化につながり、異なる中間層が、母材よりも低い温度で融解する。そのため、液体の薄層は、界面に沿って広がり、いずれの金属部品の融点よりも低い温度で接合部を形成する。接合温度の低下は、融液の凝固へとつながり、この相は続いて、一定期間、接合温度で保持されることによって金属部品へと拡散され得る。
【０００６】
溶接、ろう付け、及びＴＬＰ接合等の接合方法は、首尾よく金属部品を接合する。しかしながら、溶接は、非常に高価となり得、又は、それらがアクセス困難であるときに、多数の接合部を生成することが不可能にさえなり得るようなその制限を有する。ろう付けもまた、例えば最も適切な金属フィラーを適切に塗布する、又は決定することさえ困難なことがときどきあるというその制限を有する。ＴＬＰ接合は、異なる材料を接合することになるときに優位であるが、その制限を有する。例えば、しばしば適切な中間層を見出すことが困難であり、その方法は、大きなギャップが埋められることになる接合部を生成するために、又は比較的大きな接合部が形成されるときに、実際は適切ではない、
そのため、特定の接合方法を選択する際、多くの要因が含まれる。また、きわめて重要な要因はコスト、生産性、安全性、プロセス速度、並びに、金属部品を接合する接合部の特性、及び接合後の金属部品それ自体の特性である。上述の方法がそれらの優位点を有していたとしても、特に、コスト、生産性、安全性、及びプロセス速度等の要因が考慮されるならば、現在の方法への補足として用いられる接合方法のための必要性がいまだに存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述の技術、及び先行技術を改善することである。特に、金属部品間の強い接合部を依然として製造しつつ、シンプルな、及び信頼性の高い方法において金属部品（金属加工品、つまり、金属から作製される加工品、又は物体）を接合するための方法を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的を解決するために、第一の金属部品を第二の金属部品と接合するための方法が提供される。本方法は、１１００℃超の固相線温度を有する金属部品のために用いられる。本方法は、
第一の金属部品の表面上に融点降下組成物を塗布する段階であって、融点降下組成物が、第一の金属部品の融点を低下させるためのホウ素及びケイ素を少なくとも２５ｗｔ％含む融点降下成分、並びに任意で、表面上に融点降下組成物の塗布を促進するためのバインダー成分を含む段階と、
上記表面上の接点で第二の金属部品を融点降下組成物に接触させる段階と、
第一の、及び第二の金属部品を１１００℃超の温度へと加熱し、それによって第一の金属部品の上記表面は、第一の金属部品の表面層が融解し、融点降下成分と共に、接点で第二の金属部品と接触する溶融（融解した）金属層を形成するように融解する段階と、
接合部が接点で得られるように、溶融金属層が凝固することを可能にする段階と、
を含む。
【０００９】
金属部品における金属は、それらが典型的には１１００℃超の固相線温度を有するので、例えば、鉄、ニッケル、及びコバルト系金属合金の形状を有し得る。金属部品は、１１００℃超の固相線温度を有さない、純粋な銅、銅系合金、純粋なアルミニウム、又はアルミニウム系合金ではないことがある。金属部品における金属、さらに金属部品それ自体は、“母材金属”又は“母材”として参照され得る。この文脈において、“鉄系”合金は、鉄が、合金における全ての元素の最も大きな重量パーセント（ｗｔ％）を有する合金である。対応する状況は、ニッケル、コバルト、クロム、及びアルミニウム系合金にも塗布される。
【００１０】
示されるように、融点降下組成物は、融点降下成分である、少なくとも一つの成分を含む。任意で、融点降下組成物は、バインダー成分を含む。少なくとも第一の金属部品の融点を低下させることに寄与する融点降下組成物の一部、又は全ての物質は、融点降下成分の一部であると考えられる。しかし、少なくとも第一の金属部品の融点を低下させることに含まれず、代わりに、それが例えばペースト、塗料、又はスラリーを形成するように、融点降下組成物を“結びつける”、融点降下組成物の一部は、バインダー成分の一部と考えられる。もちろん、融点降下成分は、少量の金属フィラー等の、他の成分を含み得る。しかしながら、このような金属フィラーは、少なくとも２５ｗｔ％の融点降下成分がホウ素及びケイ素を含むので、７５ｗｔ％の融点降下成分より多く存在しないことがある。金属フィラーが融点降下組成物に含まれる場合、それは常に融点降下成分の一部である。
【００１１】
この文脈において、“ホウ素及びケイ素”は、ｗｔ％で計算されるような、融点降下成分におけるホウ素及びケイ素の合計を意味する。ここで、ｗｔ％は、質量分率を１００で乗算することによって決定される重量パーセントを意味する。知られているように、成分における物質の質量分率は、成分の密度に対するその物質の質量濃度（成分における物質の密度）の比率である。そのため、例えば、少なくとも２５ｗｔ％のホウ素及びケイ素は、１００ｇの融点降下成分のサンプルにおいて、ホウ素及びケイ素の総重量が少なくとも２５ｇであることを意味する。明らかに、バインダー成分が融点降下組成物に含まれるならば、そのとき融点降下組成物におけるホウ素及びケイ素のｗｔ％は、２５ｗｔ％未満であり得る。しかしながら、少なくとも２５ｗｔ％のホウ素及びケイ素が融点降下成分に常に存在し、示されるように、含まれ得る任意の金属フィラーも含む。つまり、金属フィラーは融点降下組成物の一部として常にみられる。
【００１２】
“ホウ素”は、融点降下成分における全てのホウ素を含み、元素のホウ素、及びホウ素化合物におけるホウ素を含む。これに対応して、“ケイ素”は、融点降下成分における全てのケイ素を含み、元素のケイ素、及びケイ素化合物におけるケイ素を含む。そのため、融点降下成分における、ホウ素及びケイ素両方は、様々なホウ素及びケイ素化合物におけるホウ素及びケイ素によって表され得る。
【００１３】
明らかに、融点降下組成物は従来のろう付け物質とは非常に異なる。なぜなら、それらは、ホウ素及びケイ素のような融点降下物質と比較して非常に多くの金属フィリングを有するからである。一般的に、ろう付け物質は、１８ｗｔ％未満のホウ素及びケイ素を有する。
【００１４】
本方法は、金属フィラーが減少され得る、又は排除さえされ得る点において、及び、それが異なる材料から作製される金属部品に関して提供され得るという点において有利である。また、それは、例えば、そうでなければ例えば溶接、又は従来のろう付けによって接合される任意の適切な金属体、又は伝熱プレートを接合するための幅広い用途内で用いられ得る。
【００１５】
もちろん、融点降下組成物は、第二の金属部品にも同様に塗布され得る。
【００１６】
ホウ素は、元素のホウ素、及び、以下の化合物の少なくとも何れかから選択されたホウ素化合物のホウ素、の何れかに由来し得る：炭化ホウ素、ホウ化ケイ素、ホウ化ニッケル及びホウ化鉄。ケイ素は、元素のケイ素、及び、以下の化合物の少なくとも何れかから選択されたケイ素化合物のケイ素、の何れかに由来し得る：炭化ケイ素、ホウ化ケイ素及びケイ素鉄。
【００１７】
融点降下成分は、少なくとも４０ｗｔ％のホウ素及びケイ素を含むことがあり得、又は、少なくとも８５ｗｔ％のホウ素及びケイ素を含むことさえあり得る。これは、任意の金属フィラーが存在する場合、それがそれぞれ６０ｗｔ％未満、１５ｗｔ％未満の量で存在することを意味する。融点降下成分は、少なくとも９５ｗｔ％のホウ素及びケイ素を含むことさえあり得る。
【００１８】
ホウ素は、少なくとも１０ｗｔ％の、融点降下化合物のホウ素及びケイ素含有量を構成し得る。これは、融点降下成分が少なくとも２５ｗｔ％のホウ素及びケイ素を含む際、そのとき、融点降下成分が少なくとも２．５ｗｔ％のホウ素を含むことを意味する。ケイ素は、少なくとも５５ｗｔ％の、融点降下化合物のホウ素及びケイ素の含有量を構成し得る。
【００１９】
融点降下成分は、５０ｗｔ％未満の金属元素、又は１０ｗｔ％未満の金属元素を含み得る。このような金属元素は、上述の“金属フィラー”に対応する。このような少量の金属元素、又は金属フィラーは、融点降下組成物を例えば既知のろう付け組成物から完全に区別する。なぜなら、それらは少なくとも６０ｗｔ％の金属元素を含むからである。ここで、“金属元素”は、例えば、周期表のｄブロックにおける元素であり、周期表上の３から１２群を含む、全ての遷移金属を含む。これは、例えば、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）及びモリブデン（Ｍｏ）が“金属元素”であることを意味する。“金属元素”ではない元素は、希ガス、ハロゲン、及び以下の元素である：ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、及びテルル（Ｔｕ）。例えば、ホウ素が化合物ホウ化ニッケルに由来する場合、そのとき、この化合物のニッケル部分は、一実施形態では５０ｗｔ％未満であるべき、及び他の実施形態では１０ｗｔ％未満であるべき、金属元素に含まれる金属元素であることが留意されるべきである。
【００２０】
第一の金属部品は、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの厚さを備え得、そして、融点降下組成物の塗布は、第一の金属部品の表面上でｍｍ２当たり平均０．０２ｍｇ〜０．１２ｍｇのホウ素及びケイ素を塗布することを含み得る。第一の金属部品の表面上でｍｍ２当たり平均０．０２ｍｇ〜０．１２ｍｇのホウ素及びケイ素を塗布することは、例えば第二の金属部品を介する任意の間接的な塗布、例えば、第二の金属部品から第一の金属部品へと移動されるホウ素及びケイ素、を含む。そのため、本明細書で参照されるホウ素及びケイ素は、それが第一の金属部品の表面層の融解に寄与する限り、第一の金属部品上に直接塗布されることが必要不可欠ではない。
【００２１】
第一の金属部品は、０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを備え得、そのとき、融点降下組成物の塗布は、第一の金属部品の表面上にｍｍ２当たり平均０．０２ｍｇ〜１．０ｍｇのホウ素及びケイ素を塗布することを含み得る。以前のように、塗布は、第二の金属部品を介した直接的な“塗布”も含む。
【００２２】
第一の金属部品は、１．０ｍｍ超の厚さを備え得、そのとき、融点降下組成物の塗布は、第一の金属部品の表面上にｍｍ２当たり平均０．０２ｍｇ〜５．０ｍｇのホウ素及びケイ素を塗布することを含み得る。
【００２３】
表面は、接合部が形成可能なとき、溶融金属層における金属が接点へ流れるように、上記表面部の上の接点によって画定される領域よりも大きい領域を有し得る。このような流れは、典型的には毛管作用によって引き起こされる。
【００２４】
表面の領域は、接点によって画定される領域よりも少なくとも１０倍大きくてよい。表面の領域は、接点によって画定される領域よりも少なくとも２０倍、又は３０倍大きいように、さらに大きい（又は、接点が比較的より小さい）ことがあり得る。表面の領域は、溶融金属が接合部を形成するために流れる表面の領域を言及する。
【００２５】
表面の領域は、接合部の断面の領域よりも少なくとも３倍大きくてよい。表面の領域は、それが接点によって画定される領域よりも少なくとも６倍、又は１０倍大きいように、さらに大きい（又は、接合部の断面の領域が比較的小さい）ことがあり得る。接合部の断面の領域は、接合部がその最も小さい拡張（断面の領域）を有する位置で、接点が配される表面に平行である平面を横切る、接合部が有する断面の領域として定義され得る。
【００２６】
接合部は、加熱の前に、第一の金属部品、及び第二の金属部品の何れかの一部であった、少なくとも５０ｗｔ％の、又は少なくとも８５ｗｔ％の、さらに又は１００ｗｔ％の金属（金属元素）を含み得る。これは、金属部品の金属が接点へ流れ、接合部を形成可能にすることによって達成される。このように形成される接合部は、ろう付けによって形成される接合部とは非常に異なる。なぜならこのような接合部は一般的に、ろう付け前に、接合部を形成するために用いられたろう付け物質の金属フィラーの一部であった、少なくとも９０ｗｔ％の金属を含むからである。
【００２７】
第一の金属部品、及び第二の金属部品の何れかは、第二の金属部品を上記表面に接触させる際、複数の接点が上記表面上に形成されるように、他の金属部品へ向かって伸びる複数の突起部を含み得る。これは典型的には、熱交換器を形成するために重ねられ、接合される波形のプレートの形状を金属部品が有するときの場合である。
【００２８】
第一の金属部品は、以下の何れかを含み得る：
ｉ）  ＞５０ｗｔ％のＦｅ、＜１３ｗｔ％のＣｒ、＜１ｗｔ％のＭｏ、＜１ｗｔ％のＮｉ、及び＜３ｗｔ％のＭｎ；
ｉｉ）  ＞９０ｗｔ％のＦｅ；
ｉｉｉ）  ＞６５ｗｔ％のＦｅ、及び＞１３ｗｔ％Ｃｒ；
ｉｖ）  ＞５０ｗｔ％のＦｅ、＞１５．５ｗｔ％のＣｒ、及び＞６ｗｔ％のＮｉ；
ｖ）  ＞５０ｗｔ％のＦｅ、＞１５．５ｗｔ％のＣｒ、１〜１０ｗｔ％のＭｏ、及び＞８ｗｔ％のＮｉ；
ｖｉ）  ＞９７ｗｔ％のＮｉ；
ｖｉｉ）  ＞１０ｗｔ％のＣｒ、及び＞６０ｗｔ％のＮｉ；
ｖｉｉｉ）  ＞１５ｗｔ％のＣｒ、＞１０ｗｔ％のＭｏ、及び＞５０ｗｔ％のＮｉ；
ｉｘ）  ＞７０ｗｔ％のＣｏ；、並びに
ｘ）  ＞１０ｗｔ％のＦｅ、０．１ｗｔ％〜３０ｗｔ％のＭｏ、０．１ｗｔ％〜３０ｗｔ％のＮｉ、及び＞５０ｗｔ％のＣｏ。
【００２９】
上記は、第一の金属部品、及び第二の金属部品は同様に、多数の異なる合金によって作製され得ることを意味する。明らかに、上記の例は、工業内で一般的なように、他の金属、又は元素とバランスをとる。
【００３０】
他の一つの態様によると、接合部によって第二の金属部品と接合される第一の金属部品を含む製品が提供される。金属部品は、１１００℃超の固相線温度を有し、接合部は、接合部を囲む領域から引き出された少なくとも５０ｗｔ％の金属元素を含み、その領域は第一の金属部品、及び第二の金属部品の何れかの一部であった。
【００３１】
他の一つの態様によると、上述の本方法、又はその実施形態の何れかによって第二の金属部品と接合される第一の金属部品を含む製品が提供される。
【００３２】
他の一つの態様によると、上述の本方法、又はその実施形態の何れかによって第二の金属部品と第一の金属部品を接合するための、つまり、特に発展され且つ構成された、融点降下組成物が提供され、融点降下組成物は、ｉ）融点を低下させるための少なくとも２５ｗｔ％のホウ素及びケイ素を含む融点降下成分と、ｉｉ）任意で、第一の金属部品上に融点降下組成物を塗布することを促進するためのバインダー成分と、を含む。
【００３３】
本方法、製品、及び融点降下組成物の異なる目的、特徴、態様、及び優位点は、以下の詳細な説明から、同様に図面から明らかになるであろう。
【００３４】
本発明の実施形態は、例として、添付の概略図を参照して、これから説明されることになる
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】融点降下組成物が部品に介在される、第一の、及び第二の金属部品の断面図である。
【図２】加熱の間の、図１の金属部品を示す。
【図３】接合部が形成される際の、図１の金属部品を示す。
【図４】融点降下組成物が成分に介在され、第二の金属部品が第一の金属部品に隣接するときの、第一の、及び第二の金属部品の断面図である。
【図５】加熱の際の、図４の金属部品を示す。
【図６】接合部が形成される際の、図４の金属部品を示す。
【図７】接合部が形成され、接合部の形成の間に、部品が互いに向かって圧縮されているときの金属部品を示す。
【図８】両方の金属部品からの材料が融解し、接合部を形成する、図７に対応する図である。
【図９】図１に対応し、金属部品間の接点の分布を示す。
【図１０】金属部品間の接点の領域を示す。
【図１１】図３に対応し、金属部品間の接合部の分布を示す。
【図１２】接合部の断面の領域を示す。
【図１３】二つの金属部品がどのように接合され得るかを記載した多数の実施例において用いられるプレスされたプレートを示す。
【図１４】図１３に示されるプレートと平たいプレートとの間の接合部の断面の写真である。
【図１５】測定された接合部の幅が、融点降下組成物の塗布量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数としてプロットされ、傾向線を含む図を示す。
【図１６】測定された幅に基づく接合部の計算された満たされた領域が、融点降下組成物の塗布量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数としてプロットされ、傾向線を含む他の一つの図を示す。
【図１７】接合部がプレート材料よりも強かった、又は同一であった、引張試験が行われたサンプルの％が、融点降下組成物の塗布量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数としてプロットされ、傾向線を含む他の一つの図を示す。
【図１８】接合されている他の試験サンプルの写真を示す。
【図１９】第一の、及び第二の金属部品を接合するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、融点降下組成物１４が第一の金属部品１１の表面１５上に配される、第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２を示す。第二の金属部品１２は、接点１６で、表面１５上の融点降下組成物１４と接触している。示された第二の金属部品１２に関して、第一の突起部２８は、接点１６で融点降下組成物１４と接触しており、一方、第二の突起部２９は、他の一つの接点１１６で、融点降下組成物１４と接触している。第一の金属部品１１は、鉄系合金等の金属元素から作製される。第一の金属部品１１が作製され得る適した金属元素のさらなる例は、以下に与えられる。また、第二の金属部品１２は、第一の金属部品１１が作製されるのと同一の金属元素であり得る金属元素から作製され得る。図１では、第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２は、まだ接合されていない。
【００３７】
第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２がどのように接合されるかを説明するために、５つの平面Ｐ１〜Ｐ５が用いられる。第一の平面Ｐ１は、融点降下組成物１４の表面を画定する。第二の平面Ｐ２は、第一の金属部品１１の“上部”表面１５である、第一の金属部品１１の表面１５を画定する。これは、融点降下組成物１４が、第一の平面Ｐ１と第二の平面Ｐ２（表面１５）との間の距離に相当する厚さを有することを意味する。融点降下組成物１４の厚さは、示された図面において大きく誇張されていることが留意されるべきである。実際の厚さ、つまり表面１５上の融点降下組成物１４の量、及び融点降下組成物１４の組成は、以下で詳細に議論される。
【００３８】
第三の平面Ｐ３は、第一の金属部品１１の表面層２１を画定し、表面層２１は、表面１５から、第一の金属部品１１に配される第三の平面Ｐ３へと広がる。そのため、表面層２１の厚さは、第二の平面Ｐ２（表面１５）と、第三の平面Ｐ３との間の距離に相当する。第四の平面Ｐ４は、第一の金属部品１１の下面を画定する。第一の金属部品１１の厚さは、第二の平面Ｐ２と第四の平面Ｐ４との間の距離に相当する。また、第一の金属部品１１は、表面層２１を含まず、第三の平面Ｐ３から第四の平面Ｐ４へと広がる第一の金属部品１１の一部である下層２２を有する。第五の平面Ｐ５は、第二の金属部品１２のベースラインを画定し、第一の突起部２８、及び第二の突起部２９は、第一の金属部品１１に向かう方向でベースラインから突き出る。
【００３９】
第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２の示された形状は、単に例示的な形状であり、他の形状が同等に考えられる。例えば、金属部品１１、１２は、湾曲した形状を有し得、平面Ｐ１〜Ｐ５は、平面の形状、２次元の表面を有さず、代わりに湾曲した表面の形状を有することがある。
【００４０】
図２は、融点降下組成物１４が表面層２１の融解を引き起こし、溶融金属層２１０を形成する温度より上に、しかし、第一の金属部品１１における、及び第二の金属部品１２における材料の融点未満である温度で、加熱されるときの、金属成分１１、１２を示す。簡単に述べると、金属部品１１、１２を加熱する際、融点降下組成物１４におけるホウ素及びケイ素が、第一の金属部品１１の中に拡散し、第一の金属部品１１における材料の（及び、第二の金属部品１２の）融点よりも低い温度でそれを融解させる。融点降下組成物１４は、表面層２１の融解を引き起こし、溶融金属層２１０を形成する量で表面１５上に塗布される。そのため、融点降下組成物１４の量は、ホウ素及びケイ素が表面層２１の中にのみ拡散するように選択される（多すぎるホウ素及びケイ素は、第一の金属部品１１全てを融解し得る）。適切な量の融点降下組成物１４は、以下の実施例において説明される。その後、溶融金属層２１０における金属は、典型的には毛管作用によって、接点１６（、及び他の、接点１１６等の同様の接点）へ向かって流れる。
【００４１】
図３は、全ての融点降下組成物１４が第一の金属部品１１の中に拡散したとき、且つ、接合部２５がこれから形成される接点１６に向かって溶融金属層２１０における金属が流れたときの、金属成分１１、１２を示す。接合部は今、以前は第一の金属部品１１の一部であった金属を含む。分かるように、融点降下組成物１４は、それが第一の金属部品１１の中に、及び、典型的には、第二の金属部品１２へある程度拡散したので、第一の金属部品１１の表面１５上にはもはや存在しない。接合部２５は、第一の金属部品１１からの金属から形成されるので、第一の金属部品１１は今、加熱前よりもより薄くなっている。分かるように、第一の金属部品１１は今、第二の平面Ｐ２に位置していない上部表面１５’を有する。代わりに、上部表面は今、第四の平面Ｐ４へより近い。一般的に、溶融金属層２１０の全てでない金属が、接点１６へ向かって流れ、接合部２５を形成するが、いくらかは、第一の金属部品１１の上部表面として残り、接合部２５の凝固と同時にそこに凝固する。例えば、融点降下組成物におけるホウ素及びケイ素は第一の金属部品１１の材料内に徐々に拡散し、混ざるので、凝固は、温度が低下するときだけでなく温度が低下する前にも起こる。第一金属部品１１における金属の融解、及び続いての凝固の背後の物理的プロセスは、ろう付けの間に生じる融解、及び凝固プロセスと同様である。しかしながら、従来のろう付けと比較すると、融点降下組成物１４が金属フィラーを全く含まない、又は非常に少量の金属フィラーを含む点で大きな違いがある；接合部２５を生成するために金属フィラーを用いる代わりに、第一の金属部品１１からの、及び、説明されることになるように任意で、第二の金属部品１２からの金属が、接合部２５を生成するために用いられる。
【００４２】
図４〜６は、図１〜３に対応し、第二の金属部品１２が融点降下組成物１４に押し付けられ、それが基本的には第一の金属部品１１と接触する、又は隣接する程度になるという違いを有する（いくらか少量の融点降下組成物１４は典型的には金属部品１１、１２の間にいまだに存在する）。
【００４３】
図７は、図３及び６に相当し、第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２が、接合部２５を形成する間に互いに向かって押されるという違いを有する。結果として、第二の金属部品１２は、接合部２５の位置で、第一の金属部品１１の溶融金属層２１０内に“沈んでいる”。
【００４４】
図８は図７に相当し、第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２両方からの材料が、融解し、接合部２５を形成している。実際、これは典型的には、第二の金属部品も融点降下組成物に接触しているので、特に第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２が同一の材料から作製される場合に、接合部２５を形成する間に生じるものである。
【００４５】
加熱前、第二の金属部品１２は、線Ｌ２によって画定される外面形状を有する。加熱の間、第二の金属部品１２の表面層は、融解された表面層を形成し、この層の金属は接点１６へ流れ、そこで接合部２５の一部を形成する。第二金属部品１２の融解された表面層は、線Ｌ２と線Ｌ１との間の層によって表され、線Ｌ１は、第二金属部品１２の金属が溶かされていない境界を画定する。
【００４６】
融解した、融解していないそれぞれの、第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２の金属の間に実際の明確な境界がないことを留意すべきである。代わりに、“融解した”から“融解しなかった”への段階的移行が存在する。
【００４７】
図９は、図１に相当し、第一の金属部品１１と第二の金属部品１２との間の接点１６の分布を示す。図１０は、上からの、第一の平面Ｐ１における同一の金属部品１１、１２を示す。図９は、図１０における線Ａ−Ａに沿って見られるような断面図である。
【００４８】
分かるように、接点１６は、表面１５上の融点降下組成物１４の分布よりもかなり大きい、第一の金属部品１１上の融点降下組成物１４の上に分布を有する。接点１６の分布は、表面１５上の融点降下組成物１４の領域Ａ１よりもかない小さい領域Ａ２を有する。領域Ａ１は、領域Ａ２を含む。領域Ａ１は、接点１６のそれぞれの側に位置する二つの線Ｌ３、Ｌ４との間に広がる。第一の金属部品１１の融解した金属は一般的に、最も近い接点に向かって流れるので、線Ｌ３は、接点１６と他の接点１１６との間に位置する。融点降下組成物１４が塗布される表面１５の領域Ａ１は、接点１６によって画定される領域Ａ２よりも少なくとも１０倍大きい。領域Ａ１は、その上に融点降下組成物１４が塗布され、且つその領域Ａ１から金属が引き出されて接合部２５を形成する表面１５の領域として画定され得る。領域Ａ２は、接点１６の領域として、つまり、任意で（もしあれば）接点１６での第一の金属部品１１と第二の金属部品１２との間の接触の領域を含む、融点降下組成物１４と第二の金属部品１２との間の接触の領域、として画定され得る。領域Ａ１は一般的に、領域Ａ２よりも少なくとも１０倍大きい。
【００４９】
図１１は図３に相当し、接合部２５の断面の領域Ａ３を示す。その上に融点降下組成物１４が塗布される表面１５の領域Ａ１は、接合部２５の断面の領域Ａ３よりも少なくとも３倍大きい。図１２は、上から、且つ第二の平面Ｐ２における同一の金属部品１１、１２を示す。図１１は、図１２における線Ａ−Ａに沿って見られるような断面図である。
【００５０】
分かるように、接合部２５は、表面１５上の融点降下組成物１４の領域Ａ１よりもかなり小さい断面の領域Ａ３を有する。以前のように、領域Ａ１は、その上に融点降下組成物１４が塗布され、且つその領域Ａ１から金属が引き出されて接合部２５を形成する表面１５の領域として画定され得る。接合部２５の断面の領域Ａ３は、接合部２５が第一の金属部品１１と第二の金属部品１２との間で有する最も小さい領域として画定され得る。断面の領域Ａ３は、曲面の形状を有し得る。明らかに、領域Ａ１及びＡ２は、第一の金属部品１１、及び第二の金属部品１２のそれぞれの形状に応じて、曲面の形状を有し得る。
【００５１】
多数の実験、及び実施例が、第一の金属部品１１、第二の金属部品１２のための適切な材料、融点降下組成物１４の組成、どの量の融点降下組成物１４が用いられるべきか、加熱のための適切な温度、どれくらいの長さの間加熱が行われるべきか等を説明するために、これから示される。そのため、これらの実験、及び実施例の結果は、第一の金属部品１１、第二の金属部品１２、融点降下組成物１４、接点１６、接合部２５等のような以前に説明した物のために用いられる。つまり、以前に説明した全ての物は、以下の実験、及び実施例に関連して説明されるそれぞれの関連した特徴を組み込み得る。以下では、融点降下組成物は“ブレンド”と呼ばれる。金属部品は“母材金属”と呼ばれる。
【００５２】
図１３は、どのように二つの金属部品が接合され得るかを例示するために用いられるプレート１５０を示す。プレート１５０は、直径４２ｍｍであり、０．４ｍｍの厚さを有し、且つ、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌ（ＳＡＥ鋼種）から作製される、円形の、プレスされたプレートである。プレスされたプレート１５０は、それぞれ長さおよそ２０ｍｍの二つのプレスされた梁ｖ及びｈを有する。梁ｖは左の梁を表し、梁ｈは右の梁を表す。“ｖ”及び“ｈ”は、以下の実施例５及び９において用いられる。
【００５３】
図１４は、図１３に示されるタイプのプレート１５０と、平たいプレートとの間の接合部の断面図を示す。プレート１５０の梁と平たいプレートとの間の接点で、接合部が生成される。接合物を形成する金属の量を推定するために、以下の近似、及び計算が行われた。
【００５４】
接合部の中心における体積が無視できると推定された。従って、幅Ｂ（実施例において１．２１ｍｍ以下）のような幅の上の接合部に関する生成された金属の体積は、ゼロと設定される。（Ｘ−Ｂ）／２の距離を有する、梁ｖの外側上で、金属は蓄積されている。ブレンド（融点降下組成物）が平たいプレート上に塗布されるとき、プレートは一緒に保持され、プレートの加熱された表面層は融解し、融解した形態の金属は毛管作用によって隣接する領域から接合部の領域へと移動するので、接合部を構成する金属の体積を形成する。
【００５５】
二つの三角形が接合部の中心の各側面上で形成されることを推定することによって、領域を算出することが可能である。三角形における角度αは２８°と測定される。全ての測定した幅はＸであり、中心幅はＢである。従って、二つの三角形の総領域Ａは、Ａ＝２・（（（Ｘ−Ｂ）／２）・（（Ｘ−Ｂ）／２）・ｔａｎ（α））／２である。Ｂを１．２１ｍｍと測定するとき、Ａ＝２・（（（Ｘ−１．２１）／２）・（（Ｘ−１．２１）／２）・ｔａｎ（２８））／２となる。隙間へ流れて接合部を形成した、ろう付け合金の全ての生成された体積は、領域かける二つの梁ｖ、ｈの長さ、となるであろう。形成されたろう付け合金のいくつかは、隙間へ流れず、ブレンドが塗布された表面上に残される。
【００５６】
図１５は、傾向線を備える、ブレンドの異なる実施例の塗布量（ｇ／３５００ｍｍ２、つまり３５００平方ｍｍ当たりのグラム）の関数としての測定された幅を示す図である。試験の結果は、表８及び９（以下の実施例５を参照）、並びに図１５に示される。図３の傾向線は、関数Ｙ＝Ｋ・Ｘ＋Ｌに基づいており、Ｙは領域であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは一定である。測定された幅、及び推定される領域の結果は図１５によって示される。ブレンドの塗布量（表８及び９を参照）、は、０．０６ｇ／３５００ｍｍ２から０．９６グラム／３５００ｍｍ２であり、およそ０．０１７ｍｇ／ｍｍ２から０．２７４ｍｇ／ｍｍ２に相当する。
【００５７】
ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ・Ｘ＋Ｌが測定され、Ｙは接合部の幅であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは一定である（図の表面１５  ３を参照）。そのため、ろう付け接合部の幅は：
Ｙ（Ａ３．３に関する幅）＝１．５５４＋９．９２２・（ブレンドＡ３．３の塗布量）
Ｙ（Ｂ２に関する幅）＝０．６２６＋１０．８０７・（ブレンドＢ２の塗布量）
Ｙ（Ｃ１に関する幅）＝０．５３７＋８．３４２・（ブレンドＣ１の塗布量）
Ｙ（Ｆ０に関する幅）＝０．６３２＋７．４５６・（ブレンドＦ０の塗布量）
【００５８】
図１５から観測されるように、ブレンドＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３及びＦ０からのブレンドＡ３．３は、ブレンドの塗布量の関数としての接合部におけるろう付け合金の最も高い量を与える。実施例Ｆ０は、３５００ｍｍ２当たり０．２０グラム未満では、いかなる実質的な接合部も与えなかった。
【００５９】
図１６は、傾向線を備える塗布されたブレンドの量の関数としての（グラム／３５００ｍｍ２）測定された幅に基づくろう付け接合部の計算された満たされた領域がプロットされる他の一つの図を示す。ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ・Ｘ−Ｌが測定され、Ｙは領域であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは一定である。図１６を参照。図１６に関して、ろう付け接合部の領域は：
Ｙ（Ａ３．３に関する領域）＝４．３６１・（ブレンドＡ３．３の塗布量）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２に関する領域）＝３．３７２・（ブレンドＢ２の塗布量）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１に関する領域）＝２．５４９・（ブレンドＣ１の塗布量）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０に関する領域）＝０．５６９・（ブレンドＦ０の塗布量）−０．０９３
【００６０】
ろう付け接合部が“ない”ためにサンプルＦ０を、及び、データが少なすぎるためにサンプルＤ０．５を除く、例えば３５００ｍｍ２当たりの０．１８グラムの量に関する、図１６における図に基づく生成された体積の推定は、プレート間の接合部におけるろう付け合金の生成された体積に関するサンプルに関する値を与える。以下を参照：
体積（Ａ３．３）＝０．６３・長さ４０（２０・２）＝２５．２ｍｍ３
体積（Ｂ２）＝０．３０・長さ４０（２０・２）＝１２．０ｍｍ３
体積（Ｃ１）＝０．１２・長さ４０（２０・２）＝４．８ｍｍ３
体積（Ｅ０．３）＝０．１０・長さ４０（２０・２）＝４．０ｍｍ３
【００６１】
図１７は、％（パーセント）が、ブレンドの塗布量、つまり３５００ｍｍ２当たりのグラムの関数としての引張試験の成功率であり、接合部がプレート材料よりも強い又は同一である、他の一つの図を示す。プレートが接合部よりも強かったときは、接合部の割れをもたらし、結果はゼロに設定された。結合部がプレート材料よりも強かったサンプルに関して、結果における違いは統計的に有意ではなかった。
【００６２】
図１８は、ブレンドを用いて接合部を形成することによる接合のさらなるサンプルを示す。写真は、二つのプレートの間に形成された接合部があることを示す。サンプルは実施例１０からである。
【００６３】
実施例
以下の実施例では、さらなる詳細が本発明を示すために表される。
【００６４】
これらの実施例における試験は、ケイ素が母材金属の試験サンプルの表面上に（つまり金属部品上に）塗布されたときに、ケイ素、Ｓｉが“ろう付け合金”を生成可能であったかどうかを調査するために行われた。また、異なる量のホウ素、Ｂが、ろう付け合金に関する融点を低下させるために加えられた。ホウ素は、ろう付け合金の濡れ挙動を変化させるためにも用いられる。試験されたブレンドの特性もまた調査された。実施例では、ｗｔ％は重量パーセントであり、ａｔｍ％は原子パーセントである。ここで、“ろう付け合金”は、ケイ素、及びホウ素が、母材金属（金属部品）の一部、又は層を融解させる際に形成された合金と呼ばれる。そのため、“ろう付け合金”は、母材金属からの金属元素、及びブレンドを含む。
【００６５】
他になにも記載されない場合、全ての試験のための母材金属の試験サンプルは、ケイ素、及びホウ素のブレンドのサンプルが試験サンプルへと加えられる前に、皿洗い機によって、アセトンを用いて洗浄された。
【００６６】
実施例１
実施例１は、試験されるケイ素、及びホウ素のブレンドのサンプルの調整に関する。ブレンドサンプルＮｏ．Ｃ１は、１１８．０グラムの、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ−Ｊｏｈｎｓｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｃｏｍｐａｎｙからの９９．５％（金属基準）７４４０−２１−３、結晶ケイ素粉末粒子サイズ３２５メッシュを、１３．０６グラムの、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ−Ｊｏｈｎｓｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｃｏｍｐａｎｙからの９８％（金属基準）７４４０−４２−８、結晶ホウ素粉末粒子サイズ３２５メッシュ、及び、７７．０グラムの、Ｗａｌｌ  ＣｏｌｍｏｎｏｙからのＮｉｃｏｒｏｂｒａｚ  Ｓ−３０バインダーを、Ｂｕｓｃｈ  ＆  ＨｏｌｍからのＶａｒｉｍｉｘｅｒ  ＢＥＡＲにおいてブレンドすることによって調整し、２０８グラムのペーストを製造した（サンプルＣ１を参照）。全ての試験サンプルは、ブレンドサンプルＣ１と同一の手順に従って調整された。サンプルは表２にまとめられる。調整されたブレンドは、以前議論した“融点降下組成物”に相当する。ブレンドにおけるホウ素及びケイ素は、融点降下組成物における“融点降下成分”に相当し、ブレンドにおけるバインダーは、融点降下組成物の“バインダー成分”に相当する。
【００６７】
【表１】
0006444960.tif 000002
【００６８】
サンプルＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６、及びＪは、サンプルＦ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２、及びＡ３．３と同様の方法で調整され、他の一つのバインダーが用いられた点で異なる。バインダーは、Ｗａｌｌ  ＣｏｌｍｏｎｏｙからのＮｉｃｏｒｏｂｒａｚ  Ｓ−２０バインダーであった。これらの試験サンプルは表３にまとめられる。
【００６９】
【表２】
0006444960.tif 000003
【００７０】
ブレンドサンプルに関して、計算がされ、表４に示されるように、比率、重量パーセント、及び原子パーセントを示す。
【００７１】
【表３】
0006444960.tif 000004
【００７２】
バインダー
Ｓ−２０及びＳ−３０におけるバインダー（ポリマー及び溶媒）含有量が測定された。その後、ゲル内の“乾燥”材料の含有量が試験された。Ｓ−２０バインダー、及びＳ−３０バインダーのサンプルは重さが量られ、その後９８℃で１８時間の間オーブンに配された。サンプルがオーブンから取り出された後、それらは再び重さが量られ、結果は表５に示される。
【００７３】
【表４】
0006444960.tif 000005
【００７４】
実施例２
実施例２は、ろう付け試験、つまり、ブレンドサンプルが金属部品（試験部品、又は試験プレート）上に配された試験に関する。金属部品は、直径８３ｍｍ、厚さ０．８ｍｍを有する円形の試験片の形状を有し、金属部品は、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌから作製された。二つの異なる量のブレンドが用いられた：０．２ｇ、及び０．４ｇ。ブレンドは金属部品上に塗布された。全てのサンプルは、１時間の間１２１０℃で従来の真空炉においてろう付けされた。二重試験が実施された。二つの量のブレンド、二重のサンプル、及び６つの異なるブレンド、２・２・６＝２４サンプルを意味する。試験されたブレンドは：Ｆ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２、及びＡ３．３である。ブレンドは、およそ１０ｍｍから１４ｍｍの直径、つまり７８ｍｍ２から１５４ｍｍ２の表面を有する金属部品の円形の領域上に塗布された。このおよそ１．３ｍｇ〜５．１ｍｇのブレンドがｍｍ２当たり塗布された。
【００７５】
金属部品の金属が融解した、つまり融液が生成されたことが観測された。また、いくつかの態様では融液は流れを有するろう付け合金として現れたことが観測された。濡れのサイズを測定することなく、ブレンドにおける増加した量のホウ素がより良い濡れをもたらしたように見えた。しかしながら、いくつかのサンプルに関して、金属部品の全ての厚さが溶解して、金属部品の中央において穴が生成されたことも見られた。“０．２グラムのサンプル”に関して、１２個の試験片の内の５個が、穴を有し、“０．４グラムの片”に関して、１２個の内の１０個が穴を有していた。さらに、試験は、穴を避けるためには、金属部品が０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの厚さを有するとき、ｍｍ２当たり平均０．０２ｍｇ〜０．１２ｍｇのホウ素及びケイ素を塗布することが適切であり得ることを示した。金属部品が０．６ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さを有するとき、ｍｍ２当たり０．０２ｍｇ〜１．０ｍｇのホウ素及びケイ素が適切であり得る。よりさらに適切な量は、経験的に決定され得る。
【００７６】
実施例３
実施例３は、表面上のブレンドの塗布に関する。この実施例では、試験プレート（金属部品）が、フィレット（ｆｉｌｌｅｔ）試験、腐食試験、及び引張試験のために同時に調整された。実施例２から、薄壁のプレート上に点、又は線でケイ素、及びホウ素のブレンドを塗布することは、これがプレートに穴を生成し得るので、リスクになり得ることが結論付けられた。従って、新しい試験サンプル、つまり試験プレートが、フィレット試験、腐食試験、及び引張試験に関して、異なるブレンドのＳｉ及びＢの塗布のために用いられた。
【００７７】
新しい試験サンプルは、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌから作製されたプレートであった。プレートのサイズは幅１００ｍｍ、長さ１８０ｍｍから２００ｍｍ、及び厚さ０．４ｍｍであった。全てのプレートは、Ｓｉ及びＢのブレンドのサンプルの塗布前に、皿洗い機によって、アセトンを用いて洗浄された。重量が測定された。各プレート上で、短辺から３５ｍｍと測定された一部がマスクされた。
【００７８】
異なる試験ブレンドＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、Ｆ０、Ｇ１５、Ｈ１００、及びＩ６６が用いられた。試験プレートは、表面領域が１００ｍｍ×３５ｍｍのサイズを有する、プレートのマスクされていない表面領域上でブレンドによって（従来のブラシを用いることによって）塗られた。バインダーはＳ−３０であった。室温において１２時間超の間乾燥した後、マスキングテープが取り除かれ、各プレートに関してプレート重量が測定された。以下の表６に示される重量は、１００ｍｍ×３５ｍｍ＝３５００ｍｍ２＝３５ｃｍ２の領域上のブレンドの総量の重量である。実施例は、ブレンドが金属表面上で容易に塗布されることを示す。
【００７９】
【表５】
0006444960.tif 000006
【００８０】
実施例４
実施例４は、腐食曲げ試験に関する。試験プレートから、スライスが、３５ｍｍ×３５ｍｍの塗布された表面領域を有することを意味する、３５ｍｍの幅を有して切り出された。この表面領域上に、円形のプレスされたプレートが配され（図１３を参照）、プレスされたプレートは、直径４２ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのサイズを有し、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌから作製された。試験サンプルは１２１０℃で１時間加熱された（“ろう付けされた”）。腐食試験に関して試験されたプレートは、ブレンドサンプルＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、Ｈ１００、Ｉ６６、及びＪを塗布した（表４を参照）。
【００８１】
サンプルは、腐食試験法ＡＳＴＭ  Ａ２６２、“オーステナイトステンレス鋼における粒間攻撃への感受性を検出するための標準的プラクティス（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  ｉｎｔｅｒ−ｇｒａｎｕｌａｒ  Ａｔｔａｃｋ  ｉｎ  Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌｓ）”に従って試験された。“オーステナイトステンレス鋼における粒間攻撃への感受性を検出するための、プラクティスＥ−銅−硫酸銅−硫酸試験”が、試験法から選択された。この腐食試験を選択した理由は、ホウ素が鋼においてクロムと反応して、主に粒子境界においてホウ化クロムを生成し得、そして粒間腐食攻撃に関するリスクを増加させ得ることがあるからであった。規格では“プラクティス”と呼ばれるものが用いられ、１６％硫酸を硫酸銅と共に２０時間沸騰させ、その後、規格のチャプター３０に従って、曲げ試験が行われた。
【００８２】
以下で、腐食−曲げ試験からの結果、及び試験サンプルの切片化を議論する。試験片は、規格のチャプター３０．１における腐食試験法に従って曲げ試験が行われた。曲げられた表面の目の検査で粒間攻撃の示差を与えるサンプルはなかった。ＡＳＴＭ検査の後、曲げられた試験サンプルは切られ、粉砕され、研磨された。断面がＥＤＳ、つまりエネルギー分散分光法における光光学顕微鏡において検査された。結果は表７にまとめられる。
【００８３】
【表６】
0006444960.tif 000007
【００８４】
明らかに、サンプルＨ１００、Ｊ、Ｉ６６に関して、多量のホウ素を加えるとき、ほぼ確実にホウ化クロム相である脆弱な相が表面上に形成され、ホウ素の量と共に増加した。脆弱な相は、Ｈ１００サンプルにおいては見られず、ほぼ確実に表面上の腐食によるものであった。また、ホウ化物の量はホウ素の量と共に増加し、腐食試験において攻撃されたサンプルＨ１００に関して、多量のホウ素が加えられるときに腐食特性が減少し得ることが考慮されなくてはならないことを意味する。ホウ素によるこの“負の”効果は、より厚い母体金属、及び／又はより長い拡散時間（接合部を形成可能にするために用いられる時間）を用いることによって低減され得る。そして、母体金属におけるホウ素を薄めることが可能である。また、Ａ３．３及びＢ２については通常量のホウ素に関して、より薄い脆弱な表面層が形成された。サンプル、サンプルＥ０．３における少量のホウ素に関して、一般的に＞５ｗｔ％のケイ素の高いケイ素含有量を備える、かなり厚い脆弱な表面層が、Ａ３．３、Ｂ２、Ｈ１００、Ｉ６６、及びＪに関する脆弱な表面とは異なる特徴を有して形成されることが見られた。ケイ素による“負の”効果は、より厚い母体金属、及び／又はより長い拡散時間を用いることによって低減され得る。そして、母体金属におけるケイ素を薄めることが可能である。
【００８５】
実施例５
実施例５は、いくつかのサンプルのフィレット試験に関する。実施例３に従って作製された試験サンプルから、プレートのスライスが、３５ｍｍ×３５ｍｍの塗布される表面を意味する、３５ｍｍの幅を有して切り出された。この表面上に、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌによって作製され、厚さ０．４ｍｍ、直径４２ｍｍの、円形のプレスされたプレートが配された（図１３を参照）。プレスされたプレートは、二つのプレスされた梁を有し、各々はおよそ長さ２０ｍｍであった。サンプルは、およそ１２００℃でおよそ１時間でろう付けされた。
【００８６】
フィレット試験からの結果は、（その上にブレンドが塗布される）平坦な表面領域と、図１３に示される試験サンプルのプレスされた梁との間に生成された接合領域においてある量のろう付け合金があったことを示す。ろう付け合金の量は、二つの三角形が接合部の中心のそれぞれの側に形成されることを推定することにより領域を計算することによって、近似により算出された（図１４を参照）。中間部分では、追加の形成された“ろう付け”合金がない、又は少量ある。二つの三角形は、高さ（ｈ）、及び底辺（ｂ）を測定することによって測定され得、二つの三角形の総領域は、二つの三角形があるので、（ｈ）・（ｂ）と総計される。この計算が有する問題は、高さの測定が困難であることである。従って、我々は、二つの三角形の領域の計算のために以下の式を用いる：
Ａ＝（（Ｘ−Ｂ）／２）・（（Ｘ−Ｂ）／２）・ｔａｎα
【００８７】
Ａは、二つの三角形の総領域であり、Ｘは形成された接合部の総幅であり、Ｂは形成された接合部の一部であり、接合部の中心において形成されたろう付け合金の体積は無視できる。そのため、各三角形の底辺は（Ｘ−Ｂ）／２である。高さは、底辺に対する、プレスされた梁の正接の間の角度である、角度αを測定することによって算出される。
【００８８】
隙間へ流れた、形成されたろう付け合金の体積を算出するために、測定された表面と接触する二つの梁それぞれの長さが２０ｍｍと測定された。梁の総長さは、総領域によってかけられた。
【００８９】
二つの三角形の領域は、表８及び９におけるろう付け後の推定された領域である。体積は、梁の内の一方の上にの形成されたろう付け合金の体積である。フィレット試験からの結果は、表８及び９、並びに図１５に示される。表８及び９において、ｖ、及びｈは、ｖ＝左の梁、及びｈ＝右の梁、を表す。
【００９０】
【表７】
0006444960.tif 000008
【００９１】
【表８−１】
0006444960.tif 000009
【００９２】
【表８−２】
0006444960.tif 000010
【００９３】
測定された幅、及び推定された領域の結果は、表８及び９に表され、図１５の図において示される。塗布量（表８及び９を参照）は、０．０６グラム／３５００ｍｍ２から０．９６グラム／３５００ｍｍ２であり、およそ０．０１７ｍｇ／ｍ２から０．２７４ｍｇ／ｍ２に相当する。
【００９４】
ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ・Ｘ＋Ｌが測定され、Ｙは接合部の幅であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは一定である（図１５を参照）。そのため、ろう付け接合部の幅は：
Ｙ（Ａ３．３に関する幅）＝１．５５４＋９．９２２・（ブレンドＡ３．３の塗布量）
Ｙ（Ｂ２に関する幅）＝０．６２６＋１０．８０７・（ブレンドＢ２の塗布量）
Ｙ（Ｃ１に関する幅）＝０．５３７＋８．３４２・（ブレンドＣ１の塗布量）
Ｙ（Ｆ０に関する幅）＝０．６３２＋７．４５６・（ブレンドＦ０の塗布量）
【００９５】
図から観測されるように、ブレンドＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、及びＦ０の内でブレンドＡ３．３は、ブレンドの塗布量の関数として、接合部における最も高い量のろう付け合金を与える。サンプルＦ０は、３５００ｍｍ２当たり０．２０グラム未満ではいかなる実質的な接合部を与えなかった。
【００９６】
ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ・Ｘ−Ｌが測定され、Ｙは領域であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは一定である（図１６を参照）。
Ｙ（Ａ３．３に関する領域）＝４．３６１・（ブレンドＡ３．３の塗布量）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２に関する領域）＝３．３７２・（ブレンドＢ２の塗布量）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１に関する領域）＝２．５４９・（ブレンドＣ１の塗布量）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０に関する領域）＝０．５６９・（ブレンドＦ０の塗布量）−０．０９３
【００９７】
ろう付け接合部が“ない”ためにサンプルＦ０を、及び、データが少なすぎるためにサンプルＤ０．５を除く、例えば３５００ｍｍ２当たり０．１８グラムの量に関する、図１６における図に基づく生成された体積の推定は、二つの梁の間の接合部におけるろう付け合金の生成された体積に関するサンプルに関する値を与える。以下を参照。
体積（Ａ３．３）＝０．６３・長さ４０（２０・２）＝２５．２ｍｍ３
体積（Ｂ２）＝０．３０・長さ４０（２０・２）＝１２．０ｍｍ３
体積（Ｃ１）＝０．１２・長さ４０（２０・２）＝４．８ｍｍ３
体積（Ｅ０．３）＝０．１０・長さ４０（２０・２）＝４．０ｍｍ３
【００９８】
また、より高い割合のホウ素を備えるブレンド、例えばサンプルＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６、及びＪが試験された。試験されたサンプルは、生成されたろう付け合金の体積に関して、ブレンドＡ３．３及びＢ２と極めて同様に作用した。しかしながら、ろう付けされたサンプルの冶金的断面は、ホウ化物の量がより大きく、また、サンプルＨ１００、つまり純粋なホウ素に関して、前のブレンドが塗布された表面上に脆弱な高クロム相が見い出されたことを示した。固い相はほぼ確実にホウ化クロムであり、周囲の材料におけるクロム含有量を減少させ、耐腐食性を低下させる。これは、優れた耐腐食性が求められるときに問題となり得るが、非腐食性環境に関しては問題ではない。ホウ素の効果は、熱処理を変えることによって、又は、多量のホウ素を“吸収”し得る、より厚い母材金属を用いることによって減少され得る。より厚い材料≧１ｍｍに関して、母体金属体積と比較した表面体積の割合が＜１ｍｍ又は＜０．５ｍｍの薄い材料よりも非常に小さくなるので、表面におけるこの効果はあまりひどくならないこともあるであろう。ホウ化クロムは、より良い摩耗耐性が欲しい場合、優位点であり得る。また、冶金的調査は、サンプルＦ０、つまり純粋なケイ素に関して、相を含む厚く脆弱なケイ素が見出され、調査されたサンプルのいくつかの領域に関してプレート厚さの＞５０％の厚さを備えることを示した。同様の相が接合部においても見出された。プレート厚さの＞３０％の長さを有する割れが、この相において見出された。このような割れは、接合された製品の機械的性能を低下させることになり、腐食、及び、又は疲労割れに関する開始点になり得る。相の平均的な測定された硬度は、４００Ｈｖ（ビッカース）超であった。脆弱な相はおそらく、ホウ化物相によるものと比較して、より厚い母材金属を用いること、又は熱処理における変化を減少させることがより困難であり得る。さらに、より厚い母体金属に関して、この効果はあまりひどくならないことがある。
【００９９】
実施例６
実施例６は、接合部の引張試験に関する。そして、実施例３で用いられるものに相当する試験プレートは、スライスへと薄く切られた。薄く切られたサンプルのサイズは、およそ１０ｍｍの幅、１８０ｍｍから２００ｍｍの長さであり、０．４ｍｍの厚さを有する。そして、各スライスに関する塗布された領域は、１０ｍｍかける３５ｍｍ＝３５０ｍｍ２であった。塗布された領域上で、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌのより厚い部品、４ｍｍは、全部で３５ｍｍの塗布される表面の３０ｍｍを覆って配された。より厚い部品は、厚いプレートによって覆われない、５ｍｍの塗布される表面を残して、スライスの端に配された。これを行うことによって、塗布されたブレンドによるプレート材料強度の低下が、接合部がプレートよりも強い場合に引張試験をする際に、検出されることになるであろう。また、より厚いプレートは、１０ｍｍのスライスよりも広い。全ての試験サンプルは、およそ１２００℃でおよそ１時間の間ろう付けされた（加熱された）。
【０１００】
加熱の後、厚い部品は、引張試験機械において水平に取り付けられた。スライスは、垂直方向へ９０°へ固く曲げられた。サンプルは、それらが水平方向に動き得るように取り付けられた。その後、サンプルがロードされ、接合部が割られた。
【０１０１】
接合部が割れるように、プレートが接合部よりも強いとき、結果はゼロへ設定される。接合部がプレート材料よりも強いサンプルに関して、結果の違いは統計的に有意ではなかった。塗布量の関数として、接合部がプレートより強い、又は同じであった、試験されたサンプルのパーセント（％）として結果が示され、試験が行われたときに接合部が割れなかったことを意味する。結果は、表１０において、及び図１７の図においてまとめられる。
【０１０２】
【表９】
0006444960.tif 000011
【０１０３】
実施例７
ブレンドの塗布量と、プレートを介する穴の生成に関するリスクとの間の関係を規定するために、新しい試験が実施された。全ての試験に関して、ブレンドＢ２（表６を参照）が用いられた。また、ブレンドＢ２は、バインダーＳ−３０を含む。試験が行われた試験片は、０．８ｍｍの厚みを有し、且つ８３ｍｍの直径を有する円形であった。試験プレートにおける母材金属はステンレス鋼タイプ３１６であった。全てのサンプルに関して、ブレンドは試験サンプルの中央に塗布された。塗布された領域は２８ｍｍ２、つまり、６ｍｍの直径を有する円形スポットであった。全ての試験サンプルは、塗布の前後に重量を量られ、結果は表１１にまとめられる。その後、試験サンプルは、１２時間の間室温で炉に配された。サンプルは再び重量を量られた。
【０１０４】
試験サンプルは炉に置かれ、およそ１時間の間１２１０℃で加熱された（“ろう付けされた”とも呼ばれる）。ろう付けの間、各サンプルの外縁のみが固定具材料と接触して、ろう付けの間に何れの材料と接触することなく、プレートを底面の中央に維持する。接触することなくプレートを底面の中央に維持するための理由は、中央の材料が固定具材料によって下から支持される場合に、崩壊、又は溶け落ちが防がれ得るからである。
【０１０５】
０．８ｍｍサンプルに関する塗布量、及び溶け落ちの結果は表１１にまとめられる。
【０１０６】
【表１０】
0006444960.tif 000012
【０１０７】
試験は、０．８ｍｍの厚さを有するプレートに関して、サンプル１０と１１との間に溶け（穴）落ちがあることを示す。サンプル１０は、２．２６４ｍｇ／ｍｍ２の塗布量のブレンドを有し、サンプル１１は２．４９１ｍｇ／ｍｍ２を有する。１ｍｍ未満の厚さを有するプレートを接合するためには、プレートを溶かすことに関する約２．８３０ｍｇ／ｍｍ２から約３．１１４ｍｇ／ｍｍ２までの範囲内の量によるリスクがあり、この範囲の中間における量は、２．９７２ｍｇ／ｍｍ２である。従って、１ｍｍ未満の厚さを有するプレートに関して、２．９ｍｇ／ｍｍ２未満の量は、プレートを溶かすことを避けるために適切であろう。
【０１０８】
実施例８
実施例８では、二つのプレスされた熱交換器プレートの間のろう付け接合部は、三つの異なる方法で作製される。熱交換器プレートの厚さは０．４ｍｍである。
【０１０９】
第一の、及び第二の試験サンプルでは、ステンレス鋼タイプ３１６に近い組成を備える鉄系ろう付けフィラーが用いられた。ろう付けフィラーに関してはＷＯ２００２／３８３２７を参照。ろう付けフィラーは、約１０ｗｔ％へ増加した量のケイ素、約０．５ｗｔ％の量のホウ素、及び、約１０．５ｗｔ％の減少した量のＦｅを有した。第一の試験サンプルでは、ろう付けフィラーは、線で塗布され、第二の試験サンプルでは、ろう付けフィラーは、表面上に均一に塗布された。両方の場合において、フィルターはプレスの後に塗布された。
【０１１０】
ろう付け試験サンプル１は、線で塗布されたろう付けフィラーがろう付け接合部へ引き出されたことを示した。いくつかのろう付けフィラーは、ろう付け接合部へ流れず、従って、塗布された線で局所的に厚さを増加させた。試験サンプル２に関して、ろう付けフィラーはろう付け接合部へ流れたが、いくつかのろう付けフィラーは表面上に残り、厚さを増加させた。試験サンプル１及び２では、ろう付けフィラーの量は、プレート材料のおよそ１５ｗｔ％の量に相当する。
【０１１１】
試験サンプル３では、Ａ３．３ブレンドが用いられた（表６を参照）。ブレンドはプレート上に均一にプレスする前に塗布された。ブレンドは、試験サンプル１及び２と同様のサイズでろう付け接合部を生成することになる量で塗布された。
【０１１２】
試験サンプル３は、プレート材料のおよそ１．５ｗｔ％の量に相当する厚さを有する層によって塗布された。ブレンドＡ３．３ａを塗布することによって、ろう付け合金は母材金属（金属部品）から形成され、形成されたろう付け合金はろう付け接合部へ流れる。従って、表面上で、加えられたブレンドより多くの材料がろう付け接合部へ引き出されたので、プレートの厚さは減少した。
【０１１３】
実施例９
実施例９は、異なるホウ素及びケイ素源を備える試験に関する。目的は、代替のホウ素源、及びケイ素源を調査することであった。ブレンドＢ２（表６を参照）は、試験に関する参照として選択された。代替源は、接合部を生成するためのそれらの能力に関して試験された。各実験に関して、代替のホウ素源、又は代替のケイ素源の何れかが試験された。代替源を用いるとき、他の構成要素の影響はゼロであると想定され、それは“測定された”ものが、代替成分におけるホウ素、又はケイ素の量のみであったことを意味する（表１２を参照）。参照のブレンドＢ２に関して、ケイ素とホウ素との重量比率は、１０グラム対２グラムであり、合計で１２グラムになる。各ブレンドはＳ−３０バインダーを含み、ブレンドは、実施例１に従って鋼板上に塗布された。全てのサンプルは１２１０℃で１時間の間真空炉においてろう付けされた。
【０１１４】
【表１１】
0006444960.tif 000013
【０１１５】
ブレンドＢ２に関する傾向線Ｙ＝Ｋ・Ｘ＋Ｌが測定された。Ｙは接合部幅であり、ＫはＢ２に関する線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは、ブレンドＢ２の塗布量がないことに関して一定である（図１５を参照）。そのため、ろう付け接合部の幅はＹ＝０．６２６＋１０．８０７・（ブレンドの塗布量）。
【０１１６】
表１３において、ｖ及びｈは、実施例５におけるように、ｖ＝左の梁、及びｈ＝右の梁を表す。
【０１１７】
【表１２】
0006444960.tif 000014
【０１１８】
表１３における結果は、ホウ素の代替源としてＢ４Ｃ、ＮｉＢ、及びＦｅＢを使用することが可能であることを示す。ＮｉＢが用いられるとき、生成される量は純粋なホウ素に関してよりも少ない。しかしながら、ＮｉＢは、Ｎｉ合金効果が求められる場合に用いられ得る。
【０１１９】
実施例１０
実施例１０では、多量の異なる母材金属、つまり、図１の金属部品１１及び１２に関して用いられ得る金属、が試験された。軟鋼、及びＮｉ−Ｃｕ合金を除く全ての試験は、“試験Ｙ”に従って試験が行われた（以下を参照）。
【０１２０】
試験Ｙに関して、およそ０．８ｍｍの厚さを備える二つの円形のプレスされた試験片が、互いの上に配された。各サンプルは、プレスされた円形の梁を有した。梁の上面は、互いに向かって配され、片の間に円形の隙間を生成する。各サンプルに関して、この実施例ではバインダーＳ−２０を含むＢ２ブレンドは、塗装ブラシによって塗布された。塗装ブラシによって塗布する際、塗布が均一でなかったため、加えられた量のブレンドの量は測定されなかった。接合後のサンプルの内の一つの写真は図１８に示される。
【０１２１】
軟鋼サンプル、及びＮｉ−Ｃｕサンプルは、同様の方法で塗布されたが、軟鋼に関しては実施例５“フィレット試験”で行われた試験に従い、Ｎｉ−Ｃｕ試験に関しては二つの平坦な試験片を備えた。Ｎｉ−Ｃｕを除くサンプルは、真空雰囲気炉において、１時間の間、およそ１２００℃、つまり１２１０℃で炉において“ろう付けされた”。Ｎｉ−Ｃｕサンプルは、同様の真空炉においておよそ１時間の間、およそ１１３０℃でろう付けされた。“ろう付け”後、全ての試験に関して片の間に接合部が形成された。また、生成された“ろう付け合金”（母材金属によって作製された）の接合部への流れは、全ての試験が行われたサンプルに関して観測された。結果は表１４上に示される。
【０１２２】
【表１３】
0006444960.tif 000015
【０１２３】
表１４における結果は、各サンプル１から２０に関して、ろう付け合金が、ブレンドと母材金属との間で形成されることを示す。また、結果は、接合部が各試験されたサンプルに関して生成されたことを示す。
【０１２４】
実施例は、接合部を埋め、また、接合部で強度を生み出し得る、相当量のろう付け合金を生成するのにホウ素が必要とされたことを示す。また、実施例は、厚い脆弱な相がホウ素を有さないサンプルに関して見出されたので、微細構造のためにホウ素が必要とされたことを示した。
【０１２５】
以上より、母材金属、つまり、例えば図１と関連して説明された金属部品は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）等の構成要素を含む合金によって作製され得ることになる。金属部品のために用いられる合金のいくつかの実施例は、表１５のリストにおいて見出される。
【０１２６】
【表１４】
0006444960.tif 000016
【０１２７】
ブレンド、つまり、融点降下組成物は、上述のように、塗装によって塗布され得る。また、ブレンドは、物理気相成長法（ＰＶＤ）、又は化学気相成長法（ＣＶＤ）等によって塗布され得、この場合、ブレンドはバインダー成分を含む必要がない。塗装によって、又は、ＰＶＤ若しくはＣＶＤによって、一つの層にケイ素、及び一つの層にホウ素を塗布することが可能である。さらに、層において塗布する場合さえ、ホウ素及びケイ素の両方は、それらが加熱の間に相互作用することになるので、それらが塗布前に混合されたかのように、融点降下組成物に含まれると考えられる。
【０１２８】
方法
図１９を参照して、第一の、及び第二の金属部品を接合するための方法のフローチャートが示される。金属部品は、上述のように異なる材料から作製され得る。
【０１２９】
第一の段階２０１では、融点降下組成物が、金属部品の内の一つの表面上に塗布される（ここでは第一の金属部品）。塗布それ自体は、従来の技術、例えば、融点降下組成物がバインダー成分を含む場合は、噴霧、又は塗装によって、バインダー成分が用いられない場合はＰＶＤ、又はＣＶＤによって行われ得る。
【０１３０】
次の段階２０２では、第二の金属部品が、表面上の接点で融点降下組成物と接触させられる。これは、手動で、又は、従来の自動化された製造システムを採用することによって自動で行われ得る。
【０１３１】
次の段階３０３では、金属部品が、１１００℃超である温度へ加熱される。厳密な温度は、上記実施例で見出され得る。加熱の間、少なくとも第一の金属部品の表面が融解し、融点降下成分と共に、第一の金属部品と第二の金属部品との間の接点で、第二の金属部品と接触する溶融金属層を形成する。これが起こるとき、溶融金属層の金属は接点へ向かって流れる。
【０１３２】
最後の段階２０４では、溶融金属層は凝固が可能となり、接合部が接点で得られるようになる、つまり、接点へ流れた金属が固化するようになる。凝固は典型的には、通常の室温への温度の低下を含む。しかしながら、凝固は、温度が低下する前に、接合領域における成分（ホウ素及びケイ素）の再分布の物理的プロセスの間にも生じる。
【０１３３】
上述の説明から、本発明の様々な実施形態が説明され、示されてきたが、本発明はそれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲において定義される対象の範疇内において他の方法で実施されてもよいことになる。また、様々な融点降下組成物が、金属部品に関する様々な金属と組み合わされ得る。例えば、融点降下組成物（ブレンド）Ａ３．３は、３１６鋼によって作製される金属部品と組み合わされ得る。
【符号の説明】
【０１３４】
１１    第一の金属部品
１２    第二の金属部品
１４    融点降下組成物
１５、１５’    表面
１６、１１６    接点
２５    接合部
２８、２９    突起部
２１０    溶融金属層
【図１】
0006444960.tif 000017
【図２】
0006444960.tif 000018
【図３】
0006444960.tif 000019
【図４】
0006444960.tif 000020
【図５】
0006444960.tif 000021
【図６】
0006444960.tif 000022
【図７】
0006444960.tif 000023
【図８】
0006444960.tif 000024
【図９】
0006444960.tif 000025
【図１０】
0006444960.tif 000026
【図１１】
0006444960.tif 000027
【図１２】
0006444960.tif 000028
【図１３】
0006444960.tif 000029
【図１４】
0006444960.tif 000030
【図１５】
0006444960.tif 000031
【図１６】
0006444960.tif 000032
【図１７】
0006444960.tif 000033
【図１８】
0006444960.tif 000034
【図１９】
0006444960.tif 000035