(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐摩耗性を有する粒子、ゼオライトからなる粒子、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛のいずれかからなる粒子、またはそれらの組み合わせから選択される粒子と、少なくとも１つのホウ素源の粒子粉末と少なくとも１つのケイ素源の粒子粉末とを含む機械的ブレンドとを含むろう材コーティング用組成物であって、前記ホウ素源の粒子およびケイ素源の粒子は２５０μｍ未満の平均粒子直径を有し、
・前記機械的ブレンドはホウ素およびケイ素を、ホウ素とケイ素の質量比が３：１００（質量：質量）から１００：３（質量：質量）の範囲内であるように含み、
・ケイ素およびホウ素は前記機械的ブレンド中に少なくとも２５質量％存在し、
・少なくとも１つのホウ素源および少なくとも１つのケイ素源は、不可避的な量の混入酸素を除いて、酸素を含まず、不可避的な量の混入酸素は１０質量％未満である、
ろう材コーティング用組成物。
【請求項２】
前記機械的ブレンドが、元素ケイ素、ケイ素含有合金、またはケイ素含有化合物の１つ以上から選択されるケイ素源を含む、請求項１に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項３】
前記機械的ブレンドが、元素ホウ素、ホウ素含有合金、またはホウ素含有化合物の１つ以上から選択されるホウ素源を含む、請求項１または２に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項４】
前記機械的ブレンドが、元素ホウ素、炭化ホウ素、ホウ化ニッケルから選択されるホウ素源、および元素ケイ素、炭化ケイ素、鉄シリサイドから選択されるケイ素源を含む、請求項１から３の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項５】
耐摩耗性を有する粒子が、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、またはそれらの混合物に基づく粒子から選択される硬い粒子である、請求項１から４の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項６】
耐摩耗性を有する粒子が、炭化タングステン、立方晶窒化ホウ素、窒化チタン、ダイヤモンド、ホウ化クロムの１つ以上から選択される、請求項１から５の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項７】
母材の粉末をさらに含み、母材は、ケイ素、ホウ素、および母材の全質量に対して計算されるとき７５質量％未満の量で存在する、請求項６に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項８】
ろう付け合金をさらに含む、請求項１から７の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項９】
溶媒、水、オイル、ゲル、ラッカー、ワニス、ポリマー、およびワックスから選択される少なくとも１つのバインダーをさらに含む、請求項１から８の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項１０】
前記ポリマーが、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルポリマー、（メタ）アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、およびワックスから選択される、請求項９に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項１１】
前記機械的ブレンドがバインダー中に分散される、請求項９または１０に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項１２】
前記機械的ブレンドにおいて、少なくとも１つのホウ素源および少なくとも１つのケイ素源は、不可避的な量の混入酸素を除いて、酸素を含まない、請求項１から１１の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物。
【請求項１３】
基体および請求項１から１２の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物を含む製品であって、基体を構成する母材が１１００℃を超える固相線温度を有し、製品の少なくとも一部が前記ろう材コーティング用組成物のコーティング層を有する製品。
【請求項１４】
母材が、鉄系合金、ニッケル系合金、クロム系合金、コバルト系合金、および銅系合金から選択される、請求項１３に記載の製品。
【請求項１５】
母材が、１５から２２質量％のクロム、８から２２質量％のニッケル、０から３質量％のマンガン、０から１．５質量％のケイ素、０から８質量％のモリブデン、および残りの量の鉄を含む、請求項１３または１４に記載の製品。
【請求項１６】
母材が、５０質量％を超えるＦｅ、１３質量％未満のＣｒ、１質量％未満のＭｏ、１質量％未満のＮｉ、および３質量％未満のＭｎを含む、請求項１３または１４に記載の製品。
【請求項１７】
母材が、１０質量％を超えるＣｒ、および６０質量％を超えるＮｉを含む、請求項１３または１４に記載の製品。
【請求項１８】
母材が、１５質量％を超えるＣｒ、１０質量％を超えるＭｏ、および５０質量％を超えるＮｉを含む、請求項１３または１４に記載の製品。
【請求項１９】
母材が、１０質量％を超えるＦｅ、０．１から３０質量％のＭｏ、０．１から３０質量％のＮｉ、および５０質量％を超えるＣｏを含む、請求項１３または１４に記載の製品。
【請求項２０】
母材が、８０質量％を超えるＮｉを含む、請求項１３または１４に記載の製品。
【請求項２１】
基体が、コイル、プレート、部品、またはシートである、請求項１３から２０の何れか１項に記載の製品。
【請求項２２】
請求項１３から２０の何れか１項に記載の製品をろう付け温度に加熱することによって、コーティングされた製品を提供するための方法。
【請求項２３】
・少なくとも１つの基体上に、請求項１から１１の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物を適用する段階、
・真空雰囲気の、不活性ガス雰囲気の、還元雰囲気の、またはそれらの組み合わせの炉内で、適用された少なくとも１つの基体を１２５０℃未満のろう付け温度に加熱する段階、
・加熱された適用された少なくとも１つの基体を冷却して、コーティングされた製品を得る段階、
を含む、
コーティングされた製品を提供するための方法。
【請求項２４】
少なくとも１つのケイ素源および少なくとも１つのホウ素源が同じである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ホウ素源およびケイ素源がホウ化ケイ素である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
コーティングされた熱交換板、コーティングされた反応容器プレート、コーティングされた反応容器部品、コーティングされたセパレータ部品、コーティングされたデカンタ部品、コーティングされたポンプ部品、コーティングされたバルブ部品が得られる、請求項２３から２５の何れか１項に記載の方法。
【請求項２７】
コーティングされた製品を提供するための、請求項１から１２の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物の使用。
【請求項２８】
熱交換器の部品またはプレートのコーティング、プレートリアクタのコーティング、反応器の部品のコーティング、セパレータの部品のコーティング、デカンタの部品のコーティング、ポンプの部品のコーティング、またはバルブの部品のコーティングのための、請求項１から１２の何れか１項に記載のろう材コーティング用組成物の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規のコーティングの概念、コーティング組成物、コーティングされた製品を提供する方法、および使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ高い溶融温度を有する合金を互いに接合する様々な接合方法が存在する。高温とは、９００℃を超える溶融温度を意図する。使用されている一般的な方法の１つは、溶接である。溶接は、追加の材料と共に、または追加の材料無しに基材が溶融される方法、すなわち溶融および再固化を経由するキャスト生成物の形成を示す。他の接合方法はろう付けである。ろう付け工程の間、ろう材が基材に追加され、ろう材は４５０℃を超える温度での工程の間溶融され、接合される基材の液相温度よりも低い温度で、液相界面を形成する。ろう付けのとき、液相界面は良好な濡れ性および流動性を有するべきである。はんだ付けは、２つ以上の金属物品が溶融および溶加材、すなわちはんだの接合部への流動によって互いに接合される方法であり、はんだはワークピースと比較して低い融点を有する。ろう付けにおいて、溶加材ははんだよりも高い温度で溶融するが、ワークピース金属は溶融しない。はんだ付けとろう付けとの間の相違は、ろう付け用合金の溶融温度に基づく。４５０℃という温度は、はんだ付けとろう付けとを実際に区別する点として通常用いられる。
【０００３】
ろう付けのとき、ろう材は、接合される基材の間の間隙または隙間と接触して置かれる。加熱工程の間、ろう材は溶融し、接合される間隙を充填する。ろう付け工程において、３つの主な段階が存在し、第１の段階は物理的段階と呼ばれる。物理的段階は、ろう材の濡れ、および流動の段階を含む。第２の段階は、通常所定の接合温度で起こる。この段階の間、固体−液体相互作用が存在し、これは実質的な質量移動を伴う。液体の溶加材に隣接する基材の塊は、この段階で溶解するか、または溶加材と反応する。同時に、液相からの少量の元素が固体基材内部に侵入する。接合領域における成分のこの再分配は、溶加材組成物の変化をもたらし、時には、溶加材の固化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、接合の固化および冷却の間の最終的な接合部ミクロ構造の形成および発達によって特徴付けられる。
【０００４】
溶接およびろう付けに密接に関係する方法は、ＴＬＰ接合（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｌｉｑｕｉｄ−ｐｈａｓｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ、ＴＬＰ）、またはＡＤＢ法（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｂｏｎｄｉｎｇ、ＡＤＢ）とも呼ばれる、拡散ろう付け（ＤＦＢ）である。拡散接合について言及されることがあるが、拡散接合は拡散ろう付けまたは拡散溶接を示し、現在のところ拡散結合は通常使用される用語とはみなされていない。
【０００５】
拡散ろう付け（ＤＦＢ）、ＴＬＰ接合（ＴＬＰ）、またはＡＤＢ法（ＡＤＢ）は、予め配置された溶加材が溶融するかまたは毛細管引力により流動する、または液相が互いに接触する２つの表面の間にｉｎ  ｓｉｔｕを形成する、適切なろう付け温度に加熱することにより金属を融合または接合する方法である。どちらの場合でも、溶加材は、接合の物理的および機械的性質が基材のものと殆ど同じになるまで、基材内部に拡散する。ＤＦＢ、ＴＬＰ、またはＡＤＢの２つの重要な態様は、以下のとおりである。
・液体が形成されなくてはならず、接合領域において活性になる。
・基材内部への溶加材元素の広範囲の拡散が起こらなくてはならない。
【０００６】
ＤＦＢ、ＴＬＰ、またはＡＤＢが使用されるとき得られるものに近いか、またはそれと同じ、ただし例えば大きな間隙をろう付けする可能性を有するなどのろう付けの利点を有する、接合を得る方法は、国際公開第２００２／３８３２７号、国際公開第２００８／０６０２２５号、および国際公開第２００８／０６０２２６号に開示されるろう付け技術およびろう材を用いるものである。基材と近い組成を有するが、例えばケイ素および／またはホウ素および／またはリンなどの融点降下剤が添加されたろう材、すなわちろう付け用合金を用いることによる。これを実施することにより、ろう付け接合部は、ろう付けの後基材に近い組成を有し、ろう材が基材と同様の組成を有するので、基材の溶解および融点降下剤の基材への拡散に起因して、ろう材は基材と融合する。
【０００７】
コスト、生産性、安全性、スピード、および接合された製品の性質など、特定の接合方法を選択する多くの理由が存在する。密接に関連するＥモジュールは、材料が充填されたとき、より高いＥモジュールを有する材料における高応力のリスクを低減する。熱膨張係数が同様のものであるとき、熱的に生じる応力を減少させる結果が得られる。電気化学ポテンシャルが同様のものであるとき、腐食のリスクを減少させる結果が得られる。
【０００８】
基材を接合するとき、充填材、すなわち合金の使用は複雑な工程である。充填材は、加熱前に基材に付けることができる形態でなくてはならない。通常、充填材は、噴霧によって適切に製造された粒子であるが、充填剤は「溶融紡糸」、すなわち急速固化（ｒａｐｉｄ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ、ＲＳ）によって製造されるホイルの形態であってもよい。ＲＳに関して、限られた数の組成物のみが、ＲＳによる製造を可能にする。粒子、すなわち粉末として作ることができる組成物の数は多く、粉末の通常の製造は噴霧による。充填材が粉末の形態であるとき、それらはバインダーと組み合わされペーストを形成し、任意の適切な方法で基材金属に付けることができる。ホイルの製造、または合金粉末の製造は複雑な工程であり、したがってコストがかかる。粉末が使用されるとき、上述のようにペーストの形態で粉末が適切に付けられるが、ペーストはバインダーおよびペーストの性質に役立つ他の成分と混合される必要があるので、これにより工程に余分な段階が追加される。双方の工程において、溶融および接合の前に、充填材の適切な形態、性質、形状、および組成を得るために、多くの作業が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００２／３８３２７号
【特許文献２】国際公開第２００８／０６０２２５号
【特許文献３】国際公開第２００８／０６０２２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、母材の基体をコーティングするとき、工程段階の数を減らすことである。他の目的は、母材のコーティングを簡素化し、その結果コストを下げることである。
【００１１】
可能であれば、ろう材コーティング材料を選択するとき、母材は製品の目的に関連して選択されているので、母材に近い組成が有利である。もしもそれが可能であり、コストに制限が無いのであれば、各々の母材に対して１つのろう材コーティングを開発するのが最善の方法である。したがって、本発明の他の目的は、ろう材コーティングの必要数を減らすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明は新規のかつ独創的なコーティングの概念によって技術的課題および目的の解決方法を提供する。第１の態様は、少なくとも１つのホウ素源および少なくとも１つのケイ素源の機械的ブレンドを含むコーティング組成物に関し、コーティング組成物は、耐摩耗性を有する粒子、表面を改善する特性を有する粒子、触媒特性を有する粒子、またはそれらの組み合わせなどの、さらなる粒子を含み、ブレンドはホウ素およびケイ素を、ホウ素とケイ素の質量比が約３：１００（質量：質量）から約１００：３（質量：質量）の範囲内であるように含み、ケイ素およびホウ素はブレンド中に少なくとも２５質量％存在し、少なくとも１つのホウ素源および少なくとも１つのケイ素源は、不可避的な量の混入酸素を除いて、酸素を含まず、ブレンドは粒子の機械的ブレンドであり、粒子は２５０μｍ未満の平均粒子直径を有する。
【００１３】
本発明の意味でのコーティング組成物は、基体をコーティングするのに適する材料を指す。コーティング組成物は、コーティングされた基体に特性を加える。特性の例として、耐摩耗性、表面改善特性、触媒特性、またはそれらの組み合わせが挙げられる。特性の追加は、粒子を含む組成物、および少なくとも１つのホウ素源および少なくとも１つのケイ素源の機械的ブレンドによって行われる。
【００１４】
粉末の機械的ブレンドとは、２つ以上の成分の機械的混合を意味する。粉末の機械的ブレンドは異なるソースからの粒子を用い、各々の粒子はホウ素源またはケイ素源のどちらかである。
【００１５】
基体表面の性質に追加する特性を有する粒子とは、例えば耐摩耗性を有する粒子、または表面改善特性を有する粒子、または触媒特性を有する粒子、またはそれらの組み合わせである。
【００１６】
本発明のコーティング組成物は、コーティングされた基体を得る可能性を提供する点において有利である。基体上に得られたコーティング材料は、コーティングされた層がブレンドおよびコーティング粒子のさらなる量の元素を含む点を除いて、基体の材料と同じ材料である。コーティングされた材料が部分的に基体母材に由来するコーティングされた材料の形成を可能にすることによって、腐食の危険性を少なくとも低減することができる。
【００１７】
基体とは得られる製品の部品を示し、この部品とは、例えばセパレータ、またはデカンタなどの厚い部品、またはプレートまたはコイルなどの薄い部品であってよいが、これらに制限されない。基体はコーティングされるべき任意の部品であり得る。基体はワークピースであってもよい。基体は母材、すなわちコーティングされる材料である。母材とは母材または母材合金を示し、前記母材または母材合金はコーティングに適する。母材の例が表１に示されるが、本発明は表１の例に制限されない。
【００１８】
母材は金属または合金である。合金は、２つ以上の元素の密接な会合または化合物として定義され、合金は、金属として通常記載されるそれらの特性の全てまたは殆どを有する。合金は単なる混合物ではなく化合物である。金属は、金属特性を有する元素である。
【００１９】
ホウ素は半金属として分類され、金属ではない。ケイ素は４価の半金属であり、金属ではない。ケイ素およびホウ素は、金属元素と共に化合物内に存在するとき、合金であり得る。
【００２０】
化合物は２つ以上の元素の組み合わせである。ガラス、鋼、酸化鉄は化合物であり、全ての原子が全ての隣接する原子に引き付けられ、均一なまたはほぼ均一な固体を形成し、そのような物体は明らかに単なる機械的混合物、ケイ酸塩などの変動するまたは限定されない組成の化学的化合物、化学的に結合されるがただし変動する組成を有する化合物であるポリマーではない。
【００２１】
特定の理論に束縛されることなく、発明者らは、ホウ素の存在が濡れ性および融点の降下をもたらし、およびケイ素が融点の降下をもたらすと考えている。
【００２２】
ホウ素源とは、元素のホウ素（Ｂ）、ホウ素を含む合金または化合物を指す。
【００２３】
ケイ素源とは、元素のケイ素（Ｓｉ）、ケイ素を含む合金または化合物を指す。
【００２４】
混入酸素とは、例えば工業級などのケイ素源またはホウ素源に含有される、不可避量の酸素を指し、その量はホウ素源中で５質量％程度の酸素、ケイ素源中で５質量％程度の酸素であってよい。混入酸素は１０質量％程度であってよい。
【００２５】
一例によれば、ケイ素源は、元素ケイ素、ケイ素を含む合金、またはケイ素を含む化合物の１つ以上から選択される。
【００２６】
他の例によれば、ホウ素源は、元素ホウ素、ホウ素を含む合金、またはホウ素を含む化合物の１つ以上から選択される。
【００２７】
さらなる例によれば、ホウ素源は、元素ホウ素、炭化ホウ素、ホウ化ニッケル、ホウ化ケイ素から選択され、ケイ素源は、元素ケイ素、炭化ケイ素、ホウ化ケイ素、および鉄シリサイドから選択される。
【００２８】
さらなる例によれば、少なくとも１つのホウ素源は、元素ホウ素、Ｂ４Ｃ、Ｂ４Ｓｉ、Ｂ３Ｓｉ、ＮｉＢ、およびＦｅＢから選択されてよく、少なくとも１つのケイ素源は、元素ケイ素、ＦｅＳｉ、ＳｉＣ、およびＢ４Ｓｉ、Ｂ３Ｓｉから選択されてよい。
【００２９】
さらなる例によれば、粒子は２５０μｍ未満の粒子直径を有する。さらなる例によれば、粒子は１６０μｍ未満の粒子直径を有する。さらなる例によれば、粒子は１００μｍ未満の粒子直径を有する。さらなる例によれば、粒子は５０μｍ未満の粒子直径を有する。
【００３０】
さらなる例によれば、ケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも２５質量％存在し、好ましくはケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも３５質量％存在し、より好ましくはケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも４０質量％存在し、最も好ましくはケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも４５質量％存在する。
【００３１】
さらなる例によれば、ケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも５０質量％存在し、好ましくはケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも６０質量％存在し、より好ましくはケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも７０質量％存在し、最も好ましくはケイ素およびホウ素はブレンド内に少なくとも８０質量％存在する。
【００３２】
ブレンド中のケイ素およびホウ素の量は、ケイ素およびホウ素の純度に依存するが、ブレンドに含まれるケイ素源またはホウ素源のタイプにも依存する。例えば、もしもケイ素源がＦｅ−Ｓｉである場合、Ｆｅが重く、ケイ素およびホウ素の量は少ないだろう。表に幾つかの例を示す。
【００３３】
【表１】
0006317323.tif 000002
【００３４】
さらなる例によれば、ブレンドのホウ素とケイ素との質量比は、約５：１００から約２：１の範囲内である。
【００３５】
さらなる例によれば、ブレンドのホウ素とケイ素との質量比は、約５：１００から約２：１の範囲内である。
【００３６】
さらなる例によれば、ブレンドのホウ素とケイ素との質量比は、約１：１０から約７：１０の範囲内である。
【００３７】
さらなる例によれば、ブレンドのホウ素とケイ素との質量比は、約１５：１００から約４：１０の範囲内である。
【００３８】
一例によれば、耐摩耗性を有する粒子は、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、またはそれらの混合物から選択される硬い粒子である。
【００３９】
他の例によれば、表面改善特性を有する粒子は例えばゼオライトである。
【００４０】
他の例によれば、触媒特性を有する粒子は、例えば酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などである。
【００４１】
他の例によれば、耐摩耗性を有する粒子は、炭化タングステン、（立方晶）窒化ホウ素、窒化チタン、ダイヤモンド、金属複合材料、ホウ化クロムのうち１つ以上である。粒子は、例えばニッケルなどの金属で予めめっきされる。
【００４２】
他の例によれば、コーティング組成物は、母材の粉末をさらに含み、ここで母材は、ケイ素、ホウ素、および母材の全質量に対して計算されるとき７５質量％未満の量で存在する。
【００４３】
他の例によれば、コーティング組成物は、ろう付け用合金をさらに含む。
【００４４】
さらなる例によれば、コーティング組成物は、溶媒、水、オイル、ゲル、ラッカー、ワニス、ポリマー、ワックス、またはそれらの組み合わせから選択される少なくとも１つのバインダーをさらに含む。
【００４５】
例として、バインダーは、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルポリマー、（メタ）アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ワックスから選択されてよい。
【００４６】
さらなる例によれば、バインダーは、ポリエステル、ワックス、またはそれらの組み合わせであってよい。
【００４７】
さらなる例によれば、コーティング組成物は塗料であるか、またはコーティング組成物はペーストであるか、またはコーティング組成物は分散系である。
【００４８】
さらなる例によれば、バインダーはゲルであり、コーティング組成物はペーストである。
【００４９】
コーティング組成物がペーストであるときの１つの利点は、ペーストが基体上の選択された領域に容易に塗布可能であることである。
【００５０】
さらなる例によれば、バインダーはラッカーまたはワニスであり、コーティング組成物は塗料である。
【００５１】
コーティング組成物が塗料であるときの１つの利点は、塗料を基体表面上に容易に分散させ、表面に接着させることができ、したがって例えば輸送、プレス加工、切断などの間取扱い可能であることである。
【００５２】
さらなる例によれば、バインダーは、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルポリマー、（メタ）アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ワックス、またはそれらの組み合わせから選択され、コーティング組成物は塗料であるか、またはコーティング組成物はペーストである。
【００５３】
さらなる例によれば、バインダーは、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルポリマー、（メタ）アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ワックス、またはそれらの組み合わせから選択され、コーティング組成物は塗料である。
【００５４】
さらなる例によれば、バインダーは、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルポリマー、（メタ）アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ワックス、またはそれらの組み合わせから選択され、コーティング組成物はペーストである。
【００５５】
さらなる例によれば、ブレンドはバインダー中に分散される。
【００５６】
さらなる例によれば、コーティング組成物は分散系である。
【００５７】
コーティング組成物が分散系であるときの１つの利点は、分散系が基体の表面に塗布された後、バインダーを容易に蒸発することができることである。他の利点は、コーティング中に加えられる追加の炭素の量が少ないことである。
【００５８】
本発明の第２の態様は、母材の基体を含む製品に関し、母材は１１００℃を超える固相線温度を有し、製品は第１の態様の実施例によるコーティング組成物を含み、製品の少なくとも１部はコーティング組成物の表面層を有する。様々な母材の例が表２に示されるが、本発明の母材は列挙された材料に制限されない。
【００５９】
【表２】
0006317323.tif 000003
【００６０】
本発明によればどの母材が使用されるかに応じて、様々な固相線温度、すなわち材料が固化する点の温度を有する様々な好ましい母材が存在する。母材の固相線温度は１１００℃を超えてよい。
【００６１】
さらなる例によれば、母材は１２２０℃を超える固相線温度を有する。さらなる例によれば、母材は１２５０℃を超える固相線温度を有する。さらなる例によれば、母材は１３００℃を超える固相線温度を有する。
【００６２】
一例によれば、母材は鉄系合金、ニッケル系合金、クロム系合金、コバルト系合金、および銅系合金から選択される。
【００６３】
他の例によれば、母材は約１５から約２２質量％のクロム、約８から約２２質量％のニッケル、約０から約３質量％のマンガン、約０から約１．５質量％のケイ素、約０から約８質量％のモリブデン、および残りの量の鉄を含む。
【００６４】
他の例によれば、母材は約８０質量％のＮｉを含む。
【００６５】
他の例によれば、母材は５０質量％を超えるＦｅ、１３質量％未満のＣｒ、１質量％未満のＭｏ、１質量％未満のＮｉ、および３質量％未満のＭｎを含む。
【００６６】
他の例によれば、母材は１０質量％を超えるＣｒ、および６０質量％を超えるＮｉを含む。
【００６７】
他の例によれば、母材は１５質量％を超えるＣｒ、１０質量％を超えるＭｏ、および５０質量％を超えるＮｉを含む。
【００６８】
他の例によれば、母材は１０質量％を超えるＦｅ、０．１から３０質量％のＭｏ、０．１から３０質量％のＮｉ、および５０質量％を超えるＣｏを含む。
【００６９】
さらなる例によれば、基体はコイル、プレート、部品、またはシートである。
【００７０】
第３の態様は、第２の態様の実施例による製品をろう付け温度に加熱することによって得られたコーティングされた製品に関する。
【００７１】
一例によれば、コーティングされた製品として、コーティングされた熱交換板、コーティングされた反応容器プレート、コーティングされた反応容器部品、コーティングされたセパレータ部品、コーティングされたデカンタ部品、コーティングされたポンプ部品、コーティングされたバルブ部品が得られる。
【００７２】
第４の態様は、少なくとも１つの母材基体のコーティングされた製品を提供する方法に関し、この方法は以下の段階を含む。
段階（ｉ）  少なくとも１つの基体上に、少なくとも１つのケイ素源および少なくとも１つのホウ素源、および耐摩耗性を有する粒子、表面改善特性を有する粒子、触媒特性を有する粒子、またはそれらの組み合わせから選択される粒子を適用する段階、
段階（ｉｉ）  真空雰囲気の、不活性ガス雰囲気の、還元雰囲気の、またはそれらの組み合わせの炉内で、適用された少なくとも１つの基体を１２５０℃未満のろう付け温度に加熱する段階、
段階（ｉｉｉ）  加熱された適用された少なくとも１つの基体を冷却して、コーティングされた製品を得る段階。
【００７３】
一例によれば、この方法は、少なくとも１つのケイ素源および少なくとも１つのホウ素源の機械的ブレンドを適用する段階を含んでよい。
【００７４】
一例によれば、この方法は、少なくとも１つのケイ素源および少なくとも１つのホウ素源が同じであり、好ましくはホウ素源およびケイ素源がホウ化ケイ素であることを含んでよい。
【００７５】
一例によれば、この方法は、少なくとも１つのケイ素源が基体上に１つの層として配置され、少なくとも１つのホウ素源が基体上の他の層として配置されてよいことを含む。
【００７６】
一例によれば、この方法は、少なくとも１つのホウ素源が基体上に１つの第１層として配置され、少なくとも１つのケイ素源が基体上の第１層の上の第２層として配置されてよいことを含む。
【００７７】
一例によれば、この方法は、第１の態様の実施例によるコーティング組成物を段階（ｉ）に含む。
【００７８】
さらなる例によれば、この方法は、段階（ｉ）において、得られた製品が第２の態様の実施例によるものであることを含む。
【００７９】
さらなる例によれば、この方法は、段階（ｉｉｉ）において、得られた製品が第３の態様によるものであることを含む。
【００８０】
一例によれば、得られた製品は、１２５０℃未満の温度に加熱される。本発明の他の代替的態様によれば、製品は、１２００℃未満の温度に加熱される。本発明のさらなる代替的態様によれば、製品は、１１００℃を超える温度に加熱される。本発明のさらなる代替的態様によれば、製品は、約１１００℃から約１２５０℃の範囲内の温度に加熱される。
【００８１】
表面層はコーティング組成物の粉末として、または物理気相蒸着（ＰＶＤ）、または化学気相蒸着（ＣＶＤ）などの手段によって、配されてよい。物理気相蒸着（ＰＶＤ）は、様々な真空蒸着であり、様々なワークピース表面上に、例えば半導体ウェハ上に、蒸発した形態の所定の膜材料を凝縮することにより薄膜を蒸着する、様々な方法の何れかを記述するのに使用される一般的な用語である。コーティング方法は、化学気相蒸着に見られるようなコーティングされる表面での化学反応を含むものよりもむしろ、高温真空蒸発およびそれに続く凝縮、またはプラズマスパッタボンバードメントなどの、純粋に物理的な工程を含む。化学気相蒸着（ＣＶＤ）は、高純度、高性能の固体材料を製造するのに使用される化学的工程である。この工程は、例えば半導体産業において薄膜を製造するのに使用される。典型的なＣＶＤ工程において、ウェハ、すなわち基体が１つ以上の揮発性前駆体に曝露され、前駆体は基体表面上で反応および／または分解し、所望の堆積物が生成される。揮発性の副生成物が生成されることも多く、これは反応チャンバを流れる気体によって取り除かれる。
【００８２】
この方法は、得られるコーティングされた製品が、熱交換器、プレートリアクタ、反応器の部品、セパレータの部品、デカンタの部品、ポンプの部品、バルブの部品などであることを含んでもよい。
【００８３】
第５の態様は、コーティングされた製品を提供するためのコーティング組成物の使用に関する。
【００８４】
第６の態様は、熱交換器の部品またはプレートのコーティング、プレートリアクタのコーティング、反応器の部品のコーティング、セパレータの部品のコーティング、デカンタの部品のコーティングなどのためのコーティング組成物の使用に関する。
【００８５】
他の実施形態および代替的実施形態は請求項によって規定される。
【００８６】
以下に本発明が図１から６を使用して説明される。図面は本発明を説明する目的であって、本発明の範囲を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施例において使用される円形のプレス加工されたプレートを示す。
【図２】「概略」の図を示す。
【図３】使われた量（ｇ／３５００ｍｍ２）に応じて測定された幅が傾向線で表された略図を示す。
【図４】使われた量（ｇ／３５００ｍｍ２）に応じて測定された幅に基づくろう付け接合部の計算された充填面積が傾向線で表された他の略図を示す。
【図５】使われたブレンドの量（ｇ／３５００ｍｍ２）に応じて、接合部がプレート材料と比較して強いかまたは同じである、引張試験サンプルの％が表された、他の略図を示す。
【図６】接合後のサンプルの１つの写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
図１は、直径が４２ｍｍであり、厚みが０．４ｍｍであり、３１６Ｌ型ステンレス鋼で作られた、円形のプレス加工されたプレートを示す。プレス加工されたプレートは、２つのプレス加工されたビームＶおよびＨを有し、それぞれ長さが約２０ｍｍである。ビームＶまたはｖは左のビームを表し、ビームＨまたはｈは右のビームを表し、ｖおよびｈは実施例５および９で使用される。
【００８９】
図２は、ろう付けされた試験サンプルの断面に基づく概略図１を示す。図２における断面は、図２の上部にプレス加工されたビームを示す。図２の下部は、平らな、既に配置されたプレートである。ビームと平らな表面との間のキャピラリーに接合が作られる。接合において作られるろう付け用合金の量を評価するために、以下の近似および計算が行われた。接合部の中央の体積は無視できると推定されている。したがって、幅、すなわち１．２１ｍｍ以下の幅Ｂを有する接合に関して形成されたろう付け用合金の体積はゼロと設定される。ビームの外側上、すなわち（（Ｘ−Ｂ）／２）に、形成されたろう付け用合金が堆積されている。したがって、溶融形態のろう付け用合金は、三角形のろう付け用合金の塊を形成する隣接する領域から主に、毛管力によって接合領域に移送される
【００９０】
図２によれば、接合部の中央の各々の側に２つの三角形が形成されると推定することによって、面積を計算することが可能である。三角形の角度は約２８°であると測定される。測定された全幅はＸと呼ばれ、中央の幅はＢと呼ばれる。したがって２つの三角形の全面積（Ａ）は、Ａ＝２×（（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎ（α）））／２、すなわち図２に関して、Ａ＝２×（（（Ｘ−１．２１）／２）×（（Ｘ−１．２１）／２）×ｔａｎ（２８）））／２である。隙間に流れた、形成された全てのろう付け用合金の体積は、この面積と２つのビームの長さとの積である。形成されたろう付け用合金の幾らかは隙間に流れず、表面上に残る。
【００９１】
図３は、使われた量（ｇ／３５００ｍｍ２）に応じて測定された幅が傾向線で表された略図を示す。フィレット試験の結果は、実施例５の表８および９および図３に示される。図３の傾向線は、Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌに基づく。測定された幅および評価された領域の結果は、図３の略図に示される。使われた量（表８および９参照）は、０．０６ｇ／３５００ｍｍ２から０．９６ｇ／３５００ｍｍ２であり、これは約０．０１７ｍｇ／ｍｍ２から０．２７４ｍｇ／ｍｍ２に対応し、実施例２において使用される、１ｍｍ２あたりのブレンド約１．３−５．１ｍｇと比較される。
【００９２】
ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが測定された。ここで、Ｙは接合幅、Ｋは線の傾き、Ｘはブレンドの使用量、およびＬは定数である（図３参照）。したがって、ろう付け接合の幅は、
Ｙ（Ａ３．３に関する幅）＝１．５５４＋９．９２２×（ブレンド使用量  Ａ３．３）
Ｙ（Ｂ２に関する幅）＝０．６２６＋１０．８０７×（ブレンド使用量  Ｂ２）
Ｙ（Ｃ１に関する幅）＝０．５３７＋８．３４２×（ブレンド使用量  Ｃ１）
Ｙ（Ｆ０に関する幅）＝０．６３２＋７．４５６×（ブレンド使用量  Ｆ０）
【００９３】
図３から分かるように、ブレンドＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、およびＦ０のうちＡ３．３は、ブレンドの使用量に応じて接合内に最も多量のろう付け合金を与える。サンプルＦ０は、３５００ｍｍ２当たり０．２０グラム未満でどのような実質的な接合も与えなかった。
【００９４】
図４は、使用された量（ｇ／３５００ｍｍ２）に応じて測定された幅に基づくろう付け接合の計算された充填領域が傾向線で表された他の略図を示す。ブレンドの傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ−Ｌが測定された。ここで、Ｙは面積、Ｋは線の傾き、Ｘはブレンドの使用量、およびＬは定数である（図４参照）。
Ｙ（Ａ３．３の面積）＝４．３６１×（ブレンドの使用量  Ａ３．３）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２の面積）＝３．３７２×（ブレンドの使用量  Ｂ２）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１の面積）＝２．５４９×（ブレンドの使用量  Ｃ１）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０の面積）＝０．５６９×（ブレンドの使用量  Ｆ０）−０．０９３
【００９５】
例えば３５００ｍｍ２当たり０．１８グラムという量についての、図４の略図に基づく形成された堆積の概略の評価は、ろう付け接合が存在しないことに起因してサンプルＦ０を除き、かつデータが非常に少ないことに起因してサンプルＤ０．５を除き、２つのビームの間の接合内のろう付け合金の形成された体積について、サンプルに関して値を与える。以下を参照されたい。
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
【００９６】
図５は、％（パーセント）が引張試験されたサンプルの成功率である他の略図を示し、ここで接合はブレンドの使用量、すなわち３５００ｍｍ２当たりのグラム数に応じてプレート材料よりも強いかまたは同じであった。プレートが接合よりも強い場合、接合の分離をもたらし、結果はゼロに設定された。接合がプレート材料よりも強いサンプルに関して、結果の相違は統計的に有意ではなかった。
【００９７】
図６の写真において、接合後のサンプルの１つが示される。写真は２つの部品の間に形成された接合が存在することを示す。接合されたサンプルは実施例１０のものである。
【００９８】
本発明は以下の実施例によってさらに詳細に説明される。実施例は本発明を説明することを目的としており、本発明の範囲を限定することを意図しない。
【実施例】
【００９９】
これらの実施例における試験は、基材金属の試験サンプル表面上に塗布されたとき、ケイ素（Ｓｉ）がろう付け合金を形成することができるかを調べることにより行った。また、ホウ素はろう付け金属の融点を下げることができるので、様々な量のホウ素（Ｂ）が添加された。ホウ素は、ろう付け合金の濡れ挙動を変えることもできる。試験されたブレンドの性質もまた調べられた。実施例において、ｗｔ％は質量％であり、ａｔｍ％は原子パーセントである。
【０１００】
特に記載されていない場合には、全ての試験に関して母材金属の試験サンプルは、ケイ素およびホウ素のブレンドのサンプルが試験サンプルに追加される前に、洗浄によりおよびアセトンで清浄にされた。
【０１０１】
実施例１：試験されるケイ素およびホウ素のブレンドの準備
試験サンプルＮｏ．Ｃ１が、１１８．０グラムの結晶ケイ素粉末、粒子直径３２５メッシュ、９９．５％（金属ベース）  ７４４０−２１−３（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  −  Ｊｏｈｎｓｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ）と、１３．０６グラムの結晶ホウ素粉末、粒子直径３２５メッシュ、９８％、７４４０−４２−８（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  −  Ｊｏｈｎｓｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ）と、７７．０グラムのＮｉｃｒｏｂｒａｚ  Ｓ−３０バインダー（Ｗａｌｌ  Ｃｏｌｍｏｎｏｙ）とを、Ｖａｒｉｍｉｘｅｒ  ＢＥＡＲ（Ｂｕｓｃｈ  ＆  Ｈｏｌｍ）内でブレンドして、２０８グラムのペーストを製造することによって準備された（サンプルＣ１参照）。全ての試験サンプルは、試験サンプルＣ１と同じ手順に従って製造された。ブレンドは表３にまとめて示される。
【０１０２】
【表３】
0006317323.tif 000004
【０１０３】
サンプルＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６、およびＪは、他のバインダーが使用されたことを除いては、サンプルＦ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２、およびＡ３．３と同じ方法で調製された。バインダーはＮｉｃｒｏｂｒａｚ  Ｓ−２０（Ｗａｌｌ  Ｃｏｌｍｏｎｏｙ）であった。試験サンプルは表４にまとめて示される。
【０１０４】
【表４】
0006317323.tif 000005
【０１０５】
サンプルに関して、比率、質量％、および原子％を示すための計算が行われた。これらは図５に示される。
【０１０６】
【表５】
0006317323.tif 000006
【０１０７】
Ｓ−２０およびＳ−３０バインダー内のバインダー（ポリマーおよび溶媒）含量の測定
ゲル内部の「乾燥」材料の含量も調べられた。Ｓ−２０およびＳ−３０のサンプルは秤量され、その後９８℃のオーブンに１８時間配置された。サンプルがオーブンから取り出された後、それらは再度秤量された。結果は表６に示される。
【０１０８】
【表６】
0006317323.tif 000007
【０１０９】
実施例２：ろう付け試験
従来技術のろう材の流動性および濡れ性を試験する際、使用されたろう材の質量は２．０グラムであり、これはケイ素０．２グラムに相当する。ケイ素およびホウ素のブレンドが試験対象であったので、試験された組成物内のケイ素およびホウ素と同じ量が使用された。ろう材は１０質量％のケイ素を含み、したがってケイ素およびホウ素のブレンド０．２グラムが試験サンプルに付けられた。試験サンプルは、直径８３ｍｍおよび厚み０．８ｍｍの円形の試験片であり、試験片は３１６Ｌ型ステンレス鋼で作られた。「形成されたろう付け合金」がまず母材金属およびＳｉおよびＢから形成されなくてはならないので、０．２グラムのブレンド（ＳｉおよびＢ）が２グラムのろう付け合金に相当することは期待されなかった。したがって、より多い量、すなわち０．４グラムの場合についても試験された。「形成されたろう付け合金」の挙動が、流動性に関して試験され、もしも「形成されたろう付け合金」が流動しない場合、ケイ素およびホウ素は単に母材金属内部に拡散するか、または基材金属を溶融すらしない。全てのサンプルは１２１０℃で１時間、真空炉内でろう付けされた。二重試験が用いられた。意味するところは、２つの質量、０．２グラムおよび０．４グラム、二重試験サンプルおよび６つの異なるブレンド、すなわちＦ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２、およびＡ３．３なので、合計最大２×２×６＝２４サンプルである。ブレンドは、直径が約１０〜１４ｍｍである、すなわち表面が７８〜１５４ｍｍ２か、または１ｍｍ２当たりブレンドが約１．３〜５．１ｍｇである円形領域に付けられた。
【０１１０】
結果：
基材金属の試験片が溶融し、幾つかのタイプの溶融体が形成されたことが明らかに観察された。幾つかの態様において溶融体が流動するろう付け用合金として現れることも観察された。濡れのサイズを測定することなく、ブレンドにおけるホウ素の分率を増加させることによって濡れ性が良くなることが明らかであった。しかしながら、多くのサンプルにおいて、覆われた領域の全厚みが溶融され、試験片の中央に孔が形成されることも分かった。「０．２グラムサンプル」に関しては、２０の試験片のうち５つが孔を有し、「０．４グラムサンプル」に関しては２０のうち１０が孔を有した。
【０１１１】
したがって、１つの結論は、もしも試験サンプルが薄い場合（この場合０．８ｍｍ）、ケイ素およびホウ素のブレンドが基材金属中に融解により孔を生じさせるので、ろう材ペーストなどから変更すること、および「相対的に等しい量」のケイ素およびホウ素のブレンドでスポットまたはラインを塗布することが不可能であるということである。もしも厚い試験サンプルが使用されるとき、孔は生じないだろうが、「溝」が基材金属中に形成されるだろう。これは、基材金属（例えば粉末）をケイ素およびホウ素のブレンドに加えることによって、防ぐことができるか、または改善することができる。もしもケイ素のみが使用される場合（すなわちサンプルＦ０）、結果は、ケイ素およびホウ素の両方が使用された他のサンプルと比較したとき、流動性および濡れ性の低下として現れる。
【０１１２】
実施例３：新規の使用手順
この実施例において、試験プレートは、全てのフィレット試験、腐食試験、および引張試験に関して同時に準備された。実施例２から、ケイ素およびホウ素のブレンドを薄いプレート上に点状または線状に適用することがリスクになり得ると結論付けられた。したがって、新たな試験サンプルが調べられた。すなわち、フィレット試験、腐食試験、および引張試験用に、新たな試験プレートに様々なＳｉおよびＢのブレンドを適用した。
【０１１３】
したがって、新たな試験サンプルは、３１６Ｌ型ステンレス鋼で作られたプレートであった。プレートのサイズは幅１００ｍｍ、長さ１８０から２００ｍｍ、および厚みが０．４ｍｍであった。全てのプレートは、ＳｉおよびＢのブレンドを付ける前に、洗浄およびアセトンで清浄にされた。質量が測定された。各々のプレート上で、１つの短い側面において、３５ｍｍ部分がマスクされた。
【０１１４】
使用された様々なブレンドは、Ａ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、Ｆ０、Ｇ１５、Ｈ１００、およびＩ６６であり、全てにバインダーＳ−３０が添加された。プレートはマスクされていない表面領域をブレンドで「塗られ」、その表面積は１００ｍｍ×３５ｍｍのサイズであった。室温で１２時間超乾燥した後、マスキングテープが取り除かれ、各々のプレートに関してプレート質量が測定された。以下の表７に示される質量は、１００ｍｍ×３５ｍｍ＝３５００ｍｍ２＝３５ｃｍ２の面積上の８つのブレンド全量である。
【０１１５】
【表７】
0006317323.tif 000008
【０１１６】
実施例４：サンプルの腐食曲げ試験
実施例３の試験プレートは、３５ｍｍ幅のストリップに切断され、各々のストリップ上に３５ｍｍ×３５ｍｍの塗布された表面領域がもたらされた。円形のプレス加工されたプレートは、ストリップの表面領域上に配置された。円形のプレス加工されたプレートは、図１に示される。プレス加工されたプレートは直径４２ｍｍおよび厚さ０．４ｍｍのサイズを有し、３１６Ｌ型のステンレス鋼であった。試験サンプルは、１２１０℃で１時間ろう付けされた。腐食試験のために調製された試験片には、ブレンドサンプルＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、Ｈ１００、Ｉ６６、およびＪが塗布された。表５を参照されたい。
【０１１７】
試験片は、ＡＳＴＭ  Ａ２６２、“Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  ｉｎｔｅｒ−ｇｒａｎｕｌａｒ  Ａｔｔａｃｋ  ｉｎ  Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌｓ”の腐食試験法に従って試験された。“Ｐｒａｃｔｉｃｅ  Ｅ  −  Ｃｏｐｐｅｒ  −  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｓｕｌｆａｔｅ  −  Ｓｕｌｆｕｒｉｃ  Ａｃｉｄ．  Ｔｈｅ  ｔｅｓｔ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒ−ｇｒａｎｕｌａｒ  Ａｔｔａｃｋ  ｉｎ  Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌｓ”が、試験法の中から選択された。この腐食試験法を選択した理由は、鋼の中で、主に粒界で、ホウ素がクロムと反応してホウ化クロムを生成する可能性があり、これが粒子間腐食のリスクを増大させるという疑いにある。試験片は、硫酸銅と共に１６％の沸騰硫酸中に２０時間置かれ、これは規格において「実施標準」として示され、規格の３０章によれば、その後曲げ試験が行われる。
【０１１８】
腐食試験および試験サンプルのセクショニングの結果
試験片に対して３０．１章の腐食試験法に従って曲げ試験を行った。曲げられた表面の視認による調査では、粒子間腐食の兆候を示したサンプルはなかった。ＡＳＴＭ試験の後、曲げられた試験片は切断され、細かくされ、滑らかにされ、断面が光学顕微鏡およびＥＤＳ、すなわちエネルギー分散分光法によって調べられた。結果が表８にまとめて示される。
【０１１９】
【表８】
0006317323.tif 000009
【０１２０】
解説：
明らかに、ホウ素を多量に加えたとき、Ｈ１００、Ｊ、Ｉ６６に関して、脆性層が表面上に形成される。この層は、高濃度のホウ化クロム析出物に起因する可能性があり、ホウ素の量に応じて増加する。Ｈ１００サンプルでは脆性層は見られず、表面の腐食に起因する可能性が高い。ホウ化クロムの量はホウ素の量の増加に伴って増加するので、腐食特性が減少するであろうことも考慮されなくてはならない。これによりサンプルＨ１００が腐食試験において腐食された理由が説明される。ホウ素の「負の」効果は、厚い基体を使用することによって、および／または長い拡散時間を採用することによって、低減され得る。そして、基材金属内部にホウ素を拡散することによってホウ素を「希釈」することが可能である。ホウ素の量が少ないサンプルＡ３．３およびＢ２に関して、薄い脆性表面層が形成された。ホウ素の量が少ないサンプルＥ０．３に関して、概してケイ素が５質量％を超える高ケイ素含量の、非常に厚い脆性表面層が形成されたことが分かった。この層は、Ａ３．３、Ｂ２、Ｈ１００、Ｉ６６、およびＪの脆性表面とは異なる特性を有していた。ケイ素の「負」の効果は、厚い基材金属および／または長い拡散時間を採用することによって低減することができる。そして、基材金属中のケイ素の「希釈」が可能である。
【０１２１】
実施例５：サンプルのフィレット試験
実施例３の試験プレートは３５ｍｍ幅のストリップに切断され、各々のストリップ上に３５ｍｍ×３５ｍｍの塗布された表面領域が作られた。円形のプレス加工されたプレートは、ストリップの表面領域上に配置された。円形のプレス加工されたプレートは、図１に示される。プレス加工されたプレートは直径４２ｍｍおよび厚さ０．４ｍｍのサイズを有し、３１６Ｌ型のステンレス鋼であった。プレス加工されたプレートは２つのプレス加工されたビームを有し、各々長さは約２０ｍｍであった。サンプルは、約１２００℃で約１時間ろう付けされた。
【０１２２】
フィレット試験の結果は、図１に示される試験サンプル内の、平らな表面領域とプレス加工されたビームとの接触部との間に形成された接合領域に見られるろう付け合金の幅を示す。ブレンドは、加熱前に平らな表面領域上部に提供された。フィレット断面の面積を、接合の中央の両側に形成された２つの三角形に近似することによって、ろう付け合金の量が見積もられた（図２参照）。中央部においては、追加の、形成された「ろう付け合金」は存在しないか、または非常に少量である。２つの三角形の面積は、高さ（ｈ）および底辺（ｂ）を測定することによって計算することができる。２つの三角形があるので、２つの三角形の全面積は（ｈ）×（ｂ）とすることができる。この計算の問題点は、高さを図るのが難しいことである。したがって、我々は２つの三角形の面積を計算するために以下の式を用いる。
Ａ＝（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎ  α
Ａは２つの三角形の合計面積であり、Ｘは形成された接合の全幅であり、Ｂは形成された接合部分であり、接合の中央において形成されたろう付け合金の体積は無視することができる。したがって、各々の三角形の底辺は、（Ｘ−Ｂ）／２である。高さは角度α（プレス加工されたビームおよびベースとなるプレートの接線の間の角度）を測ることによって計算される。
【０１２３】
隙間に流れた、形成されたろう付け合金の、生成された全体積を計算するために、２つのビームの長さ（すなわち各々のビームが２０ｍｍ）とＡとの積が計算された。
【０１２４】
２つの三角形の面積は、表９および１０におけるろう付けの後に見積もられた面積である。体積は、ビームのうち１つに形成されたろう付け合金の体積である。フィレット試験の結果は表９および１０、および図３に示される。表９において、および表１０において、ｖおよびｈは、ｖが左のビームを、ｈが右のビームを表す。
【０１２５】
【表９】
0006317323.tif 000010
【０１２６】
【表１０】
0006317323.tif 000011
【０１２７】
測定された幅および見積もられた面積の結果が表９および１０に示され、図３の略図で説明される。使用された量（表９および１０を参照）は０．０６ｇ／３５００ｍｍ２から０．９６ｇ／３５００ｍｍ２まで変化した。これは、約０．０１７ｍｇ／ｍ２から０．２７４ｍｇ／ｍｍ２に相当し、実施例２において使用される１ｍｍ２当たりのブレンド約１．３−５．１ｍｇと比較される。
【０１２８】
ブレンドに関して傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが計算された。Ｙは接合幅（ｍｍ）、Ｋは線の傾き、Ｘはブレンドの使用量（ｇ）、およびＬは定数である。図３を参照されたい。したがってろう付け接合の幅は、以下のとおりである。
【０１２９】
Ｙ（Ａ３．３に関する幅）＝１．５５４＋９．９２２×（ブレンドの使用量  Ａ３．３）
Ｙ（Ｂ２に関する幅）＝０．６２６＋１０．８０７×（ブレンドの使用量  Ｂ２）
Ｙ（Ｃ１に関する幅）＝０．５３７＋８．３４２×（ブレンドの使用量  Ｃ１）
Ｙ（Ｆ０に関する幅）＝０．６３２＋７．４５６×−（ブレンドの使用量  Ｆ０）
【０１３０】
略図から分かるように、ブレンドＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、およびＦ０のうち、ブレンドＡ３．３が、ブレンドの使用量に応じた接合部のろう付け合金の量として最も高い値を与える。サンプルＦ０は、０．２０ｇ／３５００ｍｍ２未満でどのような実質的な接合も与えない。
【０１３１】
ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ−Ｌが測定され、Ｙは面積（ｍｍ２）、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの使用量（ｇ）、およびＬは定数である。図４を参照されたい。
Ｙ（Ａ３．３の面積）＝４．３６１×（ブレンドの使用量  Ａ３．３）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２の面積）＝３．３７２×（ブレンドの使用量  Ｂ２）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１の面積）＝２．５４９×（ブレンドの使用量  Ｃ１）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０の面積）＝０．５６９×（ブレンドの使用量  Ｆ０）−０．０９３
【０１３２】
ろう付け接合部が「無い」ことに起因してサンプルＦ０を、およびデータが非常に少ないことに起因してサンプルＤ０．５を除く、例えば０．１８ｇ／３５００ｍｍ２の、図４の略図に基づく、形成された体積の概略の見積もりにより、以下に示すように、２つのビームの間の接合部のろう付け合金の形成された体積に関するサンプルに関する値が与えられる。
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
【０１３３】
ホウ素の分率が高いブレンド、例えばＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６、およびＪについても試験が行われた。これらのブレンド全てが、形成されたろう付け合金の体積に関して、Ａ３．３およびＢ２と極めて近い程度に働いた。しかしながら、ろう付けされたサンプルの冶金学的に見た断面は、ホウ化物の量が多いことを示す。サンプルＨ１００（すなわち純粋なホウ素）では、ブレンドが早い段階で使用された表面上に脆性の高クロム相が見られた。硬い相は恐らくほぼホウ化クロムであり、これは周囲材料のクロム含量を下げ、それによって耐腐食性を低減する。これは、良好な耐腐食性が求められるときには論点となるが、非腐食性の環境に関しては問題とならない。ホウ素の影響は、熱処理を変更することによって、またはより大量のホウ素を「吸収」することができる厚い基材金属を使用することによって、少なくすることができる。厚い（すなわち１ｍｍ以上の）材料に関して、表面においてホウ素を「吸収」するこの効果は、薄い材料（１ｍｍ未満または０．５ｍｍ未満）においては、基材金属の体積と比較して表面の部分の体積が非常に小さいので、それほど極端なものではない。ホウ化クロムは、もしも良好な耐摩耗性が必要である場合、利点になり得る。冶金学的調査は、サンプルＦ０（すなわち純粋なホウ素）に関して、ケイ素相を含む厚い脆性の層が見られることも示した。この層は、調査されたサンプルの幾つかの領域に関してプレート厚みの５０％を超える厚みを有した。同様の層が、接合部でも見られた。クラックがこの相の中に見られ、長さはプレートの厚みの３０％を超えた。そのようなクラックは接合された製品の機械的性能を低いものにして、腐食および／または疲労クラックの起点となり得る。相の硬度の測定値の平均は４００Ｈｖ（ビッカース）を超えた。この脆性層は、ホウ化物相と比較して、厚い基材金属を使用して、または熱処理を変更することによって減らすことが恐らく難しい。厚い基材金属に関して、この影響はそれほど深刻なものではない。
【０１３４】
実施例６：ろう付け接合部の引張試験
適用がされた最初の試験プレートがストリップに切断された。プレートのサイズは、幅約１００ｍｍ、長さ１８０から２００ｍｍ、および厚み０．４ｍｍであった。各々のストリップに関して適用された面積は１０ｍｍ×３５ｍｍ＝３５０ｍｍ２であった。３１６Ｌ型ステンレス鋼の厚い部分（４ｍｍ）が、適用された領域に配置され、全３５ｍｍの適用表面のうち３０ｍｍを覆った。厚い部分は、ストリップの端部に配置され、厚いプレートによって覆われていない適用表面を５ｍｍ残した。これをすることによって、適用されたブレンドに起因するプレート材料強度の減少が、もしも接合部がプレートよりも強ければ、引張試験によって検知される。厚いプレートは、１０ｍｍのスライスと比較して広い幅を有した。全ての試験サンプルは、約１２００℃で約１時間ろう付けされた。
【０１３５】
ろう付けの後、９０°剥離試験が行われ、試験サンプルの厚い部分が引張試験機において底部に対して水平に取り付けられた。ろう付けストリップは垂直方向に９０°しっかりと曲げられ、ストリップは引張試験機の上部に取り付けられた。試験サンプルの厚い部分が取り付けられ、水平方向に動くことができるようにされた。その後サンプルに荷重が与えられ、ろう付け接合部は分離し、またはストリップは壊れ、若しくはクラックが生じた。
【０１３６】
結果：
結果は、各々の条件に関して、壊れなかった接合部の分率（％）で表される。もしもプレートが接合部と比較して強かった場合、試験は失敗であり、これは接合部の分離をもたらす。もしも接合部がプレートよりも強かった場合（壊れない条件）、接合部よりも前にプレートにクラックが生じるかまたは壊れる。結果は表１１および図５の略図にまとめられる。
【０１３７】
【表１１】
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【０１３８】
実施例７
使用量とプレートを貫通する孔が形成されるリスクとの間の関係を明らかにするために、実施例２に記載されるように、新たな試験が実施された。全ての試験に関して、ブレンドＢ２が使用された（表６を参照）。ブレンドＢ２には、バインダーＳ−３０が加えられた。試験片は、厚み０．８ｍｍおよび直径８３ｍｍの円形の３１６型ステンレス鋼であった。全てのサンプルに関して、ブレンドが試験片の中央に配置された。配置された面積は２８ｍｍ２であり、すなわち円形部分は直径６ｍｍであった。全ての試験サンプルについて、配置前後の質量が測定された。結果は表１２にまとめられている。その後試験サンプルは、１２時間室温に置かれた。サンプルは再度秤量された。試験サンプルは全て炉に入れられ、１２１０°で約１時間ろう付けされた。ろう付けの間、各々のサンプルの外側の端部のみが固定具と接触され、ろう付けの間プレート中央底部表面がどのような材料にも触れないように保たれた。プレート中央底部表面が接触しないように保つ理由は、もしも中央の材料が固定具によって下部から支持される場合、破壊または孔の貫通が阻まれるためである。
【０１３９】
０．８ｍｍサンプルの、使用量および孔の形成に関する結果は表１２に示される。
【０１４０】
【表１２】
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【０１４１】
試験は、サンプル１１に孔が形成されたことを示す。ブレンドの使用量は、サンプル１０では２．２６４ｍｇ／ｍｍ２であり、サンプル１１では２．４９１ｍｇ／ｍｍ２であった。１ｍｍ未満の厚みを有するプレートを接合するためには、約２．８３０ｍｇ／ｍｍ２から約３．１１４ｍｇ／ｍｍ２の範囲内の量においてプレートに孔が形成されるリスクが存在し、この範囲の中央の量は２．９７２ｍｇ／ｍｍ２である。したがって、１ｍｍ未満の厚みを有し、２．９ｍｇ／ｍｍ２未満の量であるプレートが、プレートへの孔の形成を回避するのに適するだろう。結果はまた、２．４９１ｍｇ／ｍｍ２の場合に、０．８ｍｍよりも薄く、ブレンドが配置された直径６ｍｍの円形スポットを有するプレートに孔が形成されることを示す。配置領域が小さいサンプルは、大きな配置領域を有するサンプルと比較して、面積あたりのブレンド使用が多い。
【０１４２】
実施例８
実施例８において、２つの加圧された熱交換器プレートの間のろう付け接合は、３つの異なる方法で作られる。熱交換器プレートの厚みは０．４ｍｍである。
【０１４３】
第１および第２の試験サンプルにおいて、３１６型ステンレス鋼に近い組成を有する鉄系ろう材が使用された。国際公開第２００２／３８３２７号を参照されたい。ろう材はケイ素濃度が約１０質量％であり、ホウ素濃度が約０．５質量％であり、Ｆｅの量が少なく約１０．５質量％であった。第１の試験サンプルにおいて、ろう材は線状に配置され、第２の試験サンプルにおいて、ろう材は表面上に均一に配置された。双方のケースで、ろう材はプレス加工の後に配置された。
【０１４４】
試験サンプル１のろう付けの後、線状に配置されたろう材がろう付け接合部に流れた。ろう材の幾らかはろう付け接合部に流れず、したがって配置された線において局所的に厚みが増大した。試験サンプル２に関して、ろう材はろう材接合部に流れたが、しかしながら表面上に幾らかのろう材が残り、厚みを増大させた。試験サンプル１および２の双方において、加えられたろう材の量はプレート材料の約１５質量％に相当した。
【０１４５】
試験サンプル３において、Ａ３．３ブレンドが使用された。表７を参照されたい。ブレンドはプレス加工前にプレート上に均一に配置された。ブレンドは、試験サンプル１および２と同じサイズのろう付け接合部を形成する量が配置された。
【０１４６】
試験サンプル３では、Ａ３．３の均一層が配置された。この量は、ブレンド：プレート材料の質量比が約１．５：１００に相当する。ろう付けの際、ろう材は主に基材金属から形成された。このろう材合金はろう付け接合部に流れた。したがって、母材が溶かされてろう付け接合部に流れたので、プレートの厚みが減少した。
【０１４７】
実施例９ 様々なＳｉ源およびＢ源での試験
実施例９における試験は、代替的なホウ素源およびケイ素源を調べるために行われた。ブレンドＢ２（表７を参照されたい）は試験の参照用に選択された。代替的なソースに関して接合を形成するための性能が試験された。各々の実験において、代替的ホウ素源または代替的ケイ素源のどちらかが試験された。代替的なソースの使用時、第２の元素の影響はゼロであると仮定され、これは代替的化合物の中でホウ素またはケイ素の質量のみが「測定」されたことを意味する。表１３を参照されたい。参照用のブレンドＢ２において、ケイ素とホウ素との間の質量比は１０：２である。各々のブレンドはＳ−３０バインダーと混合され、ブレンドは実施例１による鋼プレート上に配置された。全てのサンプルは１２１０℃で１時間真空炉内でろう付けされた。
【０１４８】
【表１３】
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【０１４９】
ブレンドＢ２の傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが測定され、Ｙは接合幅（ｍｍ）、ＫはＢ２に関する線の傾き、Ｘはブレンドの使用量（ｇ）であり、ＬはブレンドＢ２が使用されない場合に関する定数である。図３を参照されたい。したがって、ろう付け接合部の幅はＹ＝０．６２６＋１０，８０７×（ブレンドの使用量）である。
【０１５０】
表１４において、実施例５に見られるように、ｖおよびｈはｌが左のビームおよびｒが右のビームを表す。
【０１５１】
【表１４】
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【０１５２】
表１３における結果は、ホウ素源の代替としてＢ４Ｃ、ＮｉＢ、およびＦｅＢを使用することが可能であることを示す。ＮｉＢが使用されたとき、ろう付け合金の形成量は、純粋なホウ素と比較して少ないが、もしもＮｉ合金化の作用が必要である場合ＮｉＢを使用することができるだろう。
【０１５３】
実施例１０ 基材金属の試験
実施例１０において、様々な多くの基材金属が試験された。軟鋼およびＮｉ−Ｃｕ合金を除く全ての試験が、試験Ｙに従って行われた。
【０１５４】
試験Ｙに関して、厚みが約０．８ｍｍのプレス加工された２つの円形の試験片が互いに配置された。各々のサンプルはプレス加工された円形ビームを有していた。ビームの上面は、互いに向かって配置され試験片の間に円形の隙間を形成した。各々のサンプルに関して、バインダーＳ−２０を有するＢ２ブレンドがペイントブラシで塗布された。試験の目的が、ろう材を形成することが可能であるか調べることであり、結果に影響する量がどのように異なるかを試験することではなかったので、加えられた量について質量は測定されなかった。接合の後のサンプルの１つの写真が図６に示される。
【０１５５】
ブレンドは軟鋼サンプルおよびＮｉ−Ｃｕサンプルに同様に塗布された。軟鋼に関して、試験は実施例５の「フィレット試験」に記載されるように行われた。Ｎｉ−Ｃｕ試験は２つの平らな試験片で行われた。Ｎｉ−Ｃｕを除くすべての試験片が、約１２００℃、すなわち１２１０℃で１時間、真空炉中で、炉中「ろう付け」された。同じ真空炉中で、約１１３０℃で約１時間Ｎｉ−Ｃｕサンプルがろう付けされた。「ろう付け」の後、行われた全ての試験に関して、接合が試験片の間に形成された。主に基材金属からなる、形成された「ろう付け合金」の接合部に向かう流れは、全ての試験されたサンプルで観察された。結果は表１５に示される。
【０１５６】
【表１５】
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【０１５７】
表１５における結果は、各々のサンプル１〜２０に関して、ブレンドと基材金属との間にろう付け合金が形成されたことを示す。結果は各々の試験サンプルに関して接合が形成されたことを示す。
【０１５８】
実施例１〜１０の結果は、実質的なろう付け合金の量を形成するのに必要なホウ素を示し、これは接合を充填し、接合の強度を付与する。実施例は、ホウ素を含まないサンプル上に厚い脆性層が形成されたことから、ミクロ構造に関してホウ素が必要であることを示す。
【０１５９】
実施例１１  予備的なろう付けの試験
実施例１１において４つの異なる基材が試験された。試験片に関して使用されたブレンドはブレンドＡ３．３であった。ここまでの実施例を参照されたい。全てのブレンドは融点降下源としてＳｉおよびＢを用いて作られ、Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ（特に記述がない場合には）から入手したラッカーに分散された。試験片の基材は、
１．３１６型ステンレス鋼  厚み０．４ｍｍ
２．ニッケル２００  厚み０．４５ｍｍ
３．  Ｍｏｎｅｌ  ４００  厚み１．０ｍｍ
４．  Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ２０００  厚み０．５ｍｍ
【０１６０】
３１６型材料に関して、大きな試験片（すなわちサイズが３２３ｍｍ×１２３ｍｍ）にブレンドが塗布され、各々の大きな試験片上の、バインダー、すなわちラッカーを除いたブレンド中のケイ素およびホウ素に関して計算された全量が２ｇであった。ケイ素およびホウ素の計算された量は、約０．０５ｍｇ／ｍｍ２に相当する。試験片は、ブレンド内に元素Ｓｉおよび元素Ｂを用いたブレンドＡ３．３でコーティングされた。ブレンドＡ３．３内のケイ素およびホウ素の比は表４に見ることができる。各々のコーティングされた試験片は、空気中で４００℃未満で乾燥および硬化された。３１６型の試験において、ベルト炉試験を除いて、大きな試験片が使用された。ベルト炉試験に関して、試験片は炉の最大幅に調整された。他の材料２〜６に関して、様々なサイズの試験片が使用されたが、全てにおいて０．０５ｍｇ／ｍｍ２のケイ素およびホウ素が塗布された。
【０１６１】
試験片は以下の予備的ろう付けサイクルに従って、予備的ろう付けされた。
ＶＣ１（Ｔ）  真空サイクル、Ｔは最大温度、最大温度での保持時間は１時間
ＶＣ２（Ｔ）  真空サイクル、Ｔは最大温度、最大温度での保持時間は２時間
ＢＦ（Ｔ，ｔ）  水素雰囲気のベルト炉サイクル、Ｔは最大温度、ｔは最大温度でのおおよその時間
【０１６２】
実施された予備的ろう付けサイクルは：
ニッケル２００、Ｍｏｎｅｌ  ４００、およびＨａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ２０００試験、
１）ＶＣ１（１１００℃）サイクル
３１６型ステンレス鋼試験
２）        ＶＣ２（１０４０℃）サイクル
３）        ＶＣ２（１０６０℃）サイクル
４）        ＶＣ２（１０７０℃）サイクル
５）        ＶＣ２（１０８０℃）サイクル
６）        ＶＣ２（１０９０℃）サイクル
７）        ＶＣ２（１１００℃）サイクル
８）        ＶＣ２（１１１０℃）サイクル
９）        ＶＣ２（１１２０℃）サイクル
１０）      ＶＣ２（１１３０℃）サイクル
１１）      ＶＣ２（１１４０℃）サイクル
１２）      ＶＣ２（１１６０℃）サイクル
１３）      ＶＣ２（１１８０℃）サイクル
１４）      ＶＣ２（１２００℃）サイクル
１５）    ＢＦ（１１００℃，１０分）サイクル
１６）    ＢＦ（１１３０℃，１０分）サイクル
【０１６３】
試験片の断面分析
予め処理された材料の断面がＳＥＭ−ＥＤＸ（走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型分析装置）を用いて分析された。断面において、得られたろう付け合金層の組成が分析された。ブレンドが塗布されているプレート表面からの深さに応じたケイ素含量が測定された。分析結果が表１６に示される。
【０１６４】
【表１６】
0006317323.tif 000017
【０１６５】
試験結果は、基材上に形成された層が存在することを示す。ケイ素含量はおおよその範囲であるが、基材中のケイ素含量、すなわち０．６質量％未満とは実質的に異なる。試験結果は、形成されたろう付け合金層に温度が影響することを示すが、結果はそれよりも基材のタイプにより依存する。
【０１６６】
予め処理された３１６材料の磁気分析および形状の分析
予め処理された２つの材料が、ｎｒ７、ＶＣ（１１００℃）およびｎｒ１５  ＢＦ（１１００℃、１０分）で分析された。予め処理されたサンプルの双方は、表面層に関して、基材（非磁性の３１６型ステンレス鋼）とは明らかに異なる、磁気的性質を示した。永久磁石によって、予め処理されたサンプルを持ち上げることが可能であるが、「処理されていない」サンプルを持ち上げることが出来なかったことで、磁気的性質が確認された。予め処理されたサンプルに関して形状が変化させられた。予め処理されたプレートを視認により調べるとき、プレートが、形成された突き出した表面に関して外側に向く、予め処理された表面で曲げられることが確認された。これは、もしも材料が変形する可能性を持たない場合（この場合に関しては、薄いプレート）、またはもしも材料が両面において予め処理される場合、圧力応力が表面に存在することも意味する。圧力応力により、例えば圧力疲労特性が増大する。
【０１６７】
表面硬度試験
得られたろう付け合金表面層の硬度が試験された。試験されたサンプルは、ニッケル２００、Ｍｏｎｅｌ  ４００、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ２０００、試験サンプル１５  ＢＦ（１１００℃、１０分）の３１６型ステンレス鋼、および試験サンプル１６  ＢＦ（１１３０℃、１０分）の３１６型ステンレス鋼であり、ＳｉおよびＢで作られたＡ３．３およびＳｉおよびＢ４Ｃで作られたＡ３．３を塗布された。結果は表１７に示される。
【０１６８】
【表１７Ａ】
0006317323.tif 000018
【０１６９】
【表１７Ｂ】
0006317323.tif 000019
【０１７０】
【表１７Ｃ】
0006317323.tif 000020
【０１７１】
【表１７Ｄ】
0006317323.tif 000021
【０１７２】
【表１７Ｅ】
0006317323.tif 000022
【０１７３】
【表１７Ｆ】
0006317323.tif 000023
【０１７４】
【表１７Ｇ】
0006317323.tif 000024
【０１７５】
【表１７Ｈ】
0006317323.tif 000025
【０１７６】
硬度試験は、ろう付け合金層の硬度が基材と比較して高いことを示す。全ての試験された基材は、熱予備処理サイクルまたはろう付けサイクルの後、約３００  ＨＶ０．０５未満の硬度を有する。表面層および基材の硬度は、基材の元々の表面から約２００μｍの深さまで測定された。増大した硬度の値は、既に測定された合金金属表面層のＳｉの増加と相関した。試験により、基材中と比較して表面において硬度が高いことも示された。
【０１７７】
実施例１２  ろう付性試験
この実施例において、実施例１１において得られたろう付け合金層が、サンプル番号２〜１４について試験された。１つのさらなるサンプルが試験され、これはサンプル番号１７であり、材料は塗布されたブレンドの非処理ＳＳ３１６型であった。試験は、ろう付け合金層を有する基体とろう付け合金層を持たない他の基体との間のろう付け接合部が形成されるか否か、知る目的で実施された。
【０１７８】
試験片はＳＳ３１６型プレートであり、ろう付け試験は通常のろう付けサイクルで実施された。試験は、予備処理された試験プレートをろう付け合金層と対向するように配置することによって実施した。どのようなろう付け合金も有していない円形のプレス加工されたプレート（図１参照）は、ろう付け合金層上の予備処理された試験プレート上に配置された。予備処理された試験プレートとの接触を保つため、円形のプレス加工されたプレート上にウェイトが使用された。その後、試験プレートサンプルは温度１２１０℃、真空中でＶＣ１（Ｔ）サイクルを受けた。結果は、予備処理温度に応じたろう付け領域のサイズとして表された。サンプルは円形のプレス加工されたプレートを横切って切断され、得られた接合部の中央の幅は図２に従って測定された。表１８において、各々の試験サンプルの平均の中央幅が示される。
【０１７９】
【表１８】
0006317323.tif 000026
【０１８０】
これらの試験の結果は、予備ろう付け温度が高いとろう付け接合部が少なくなること、すなわち予備ろう付けサンプルのろう付け合金層がろう付け接合の性質を失うことを示す。中央幅が小さいことは、ろう付け特性が低いことの結果である。ろう付け特性を失うことによって、予備ろう付けされたサンプルは、予備ろう付け段階の後に、ろう付け合金を加えることなく、または追加のホウ素およびケイ素のブレンドを加えることなく、ろう付けに使用することができない。臨界温度は母材に依存する。もしも母材の融点が高い場合、得られたろう付け合金層は、高い予備ろう付け温度においてもまだろう付け特性を有し得る。
【０１８１】
実施例１３ 引張試験
６つの異なる基材が実施例１３において試験された。試験サンプルには様々なブレンドが塗布され、ブレンドはＡ３．３、Ｂ２、及びＣ１であり、全てＡｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ（もしも別途記載されていない場合）から入手されるラッカーに、融点降下源としてＳｉおよびＢを用いて作られた。母材の大きな試験片（すなわち３２３ｍｍ×１２３ｍｍのサイズ）にブレンドが塗布された。バインダー、すなわちラッカーを含まないブレンドにおけるケイ素及びホウ素に関して計算された全質量２ｇが、大きな試験片上に塗布された。計算されたケイ素およびホウ素の量は、約０．０５ｍｇ／ｍｍ２に相当する。
【０１８２】
サンプルは、以下の母材であった。
１．ＳＳ３１６Ｌ型  厚み０．４ｍｍ
２．Ｎｉ２００  厚み０．４５ｍｍ
３．Ｍｏｎｅｌ  ４００  厚み１．０ｍｍ
４．ＳＳ２５４ＳＭＯ型  厚み０．４ｍｍ
５．軟鋼  鉄含量９７ｗｔ％超  厚み０．４ｍｍ
６．Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ２０００  厚み０．５ｍｍ
【０１８３】
この例において、ろう付け合金層材料のサンプルは、実施例１１のサンプル１（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ  Ｃ２０００）に従って試験された。
【０１８４】
これらの試験において、２つの試験片が各々の引張試験サンプルに関して切り出された。試験片のうち１つは、予備処理された試験片、すなわちろう付け合金層試験片（実施例１１参照）、またはＡｋｚｏ  Ｎｏｖｅｌから入手されるラッカーに分散されるブレンドＡ３．３を塗布された表面を有するもの、と同じ母材の非処理プレートから切り出された。試験片のサイズは、長さ４１−４５ｍｍ、および幅１１．３−１１．７ｍｍであった。各々の試験片はプレス加工具を用いて中程で曲げられた。プレス加工具の上部形状は約１５０ｍｍの長さを有する厚さ３ｍｍのプレートであった。加工具の下部は、半径１．９ｍｍの「機械加工された溝」を有する厚いプレートで作られている。プレス加工の際、試験片は予備処理された表面を下方に向けて下部のプレス加工具に配置され、その後プレスの際プレートは長さの中程でプレス加工され／曲げられた。プレス加工の後、例えばもしも材料が大きく跳ね返った場合、または「厚すぎた」場合、手によってさらに曲げられた場合もあった。
【０１８５】
サンプルの固定
予備処理された表面または塗布された表面を有する第１の曲げ試験片が、「非濡れ」特性を有する１ｍｍのプレート（２２ｍｍ×２２ｍｍ）上に配置されるとき、処理された表面を上に向けて配置された。このプレートは、第１の曲げ試験片とともに、四角形の断面を有するチューブに斜めに取り付けられた。チューブの寸法は内部が１７×１７ｍｍであり、外部が２０×２０ｍｍであった。チューブの厚みは約１．４ｍｍ、高さは５５ｍｍであった。
【０１８６】
第２の非処理曲げ試験片は、第２の試験片の湾曲部が第１の曲げ試験片の湾曲部の上に位置するように配置された。第２の試験片は、第１の試験片に対して垂直方向にチューブに配置され、２つの試験片の間に小さな接触領域を形成した。固定されたサンプルはその後ＶＣ１（１２１０℃）サイクルで加熱された。
【０１８７】
引張試験
ろう付け試験サンプルは、ろう付けの後、引張試験機「Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｉｅｓ  ＩＸ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」に取り付けられた。クロスヘッドスピードは１ｍｍ／分であった。荷重はｋＮで測定された。予備処理された（ｐｒｅ−ｔｒｅａｔｅｄ、ＰＲＥ）サンプルおよび予備処理されていないサンプルの双方の引張試験結果が、表１９に示される。
【０１８８】
【表１９】
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【０１８９】
表１９は、ろう付け合金層を有するサンプルからのろう付け接合部が、表面上に塗布されたバインダー中に分散されたケイ素およびホウ素のブレンドを有するサンプルからのろう付け接合部に匹敵する強度を有することを示す。したがって、これらの試験結果は、ろう付け法の選択が、製造された接合部に期待される引張強度以外の他の特徴に依存し得ることを示す。
【符号の説明】
【０１９０】
Ｖ、ｖ  左のビーム
Ｈ、ｈ  右のビーム
【図１】
0006317323.tif 000028
【図２】
0006317323.tif 000029
【図３】
0006317323.tif 000030
【図４】
0006317323.tif 000031
【図５】
0006317323.tif 000032
【図６】
0006317323.tif 000033