(57)【要約】  本発明は、ロウ付けによる接合及びコーティングのための中間産物に関し、前記中間産物は母材とホウ素及びケイ素の配合物とを含んでおり、前記母材は１０４０℃を超える固相線温度を有しており、前記中間産物は、母材上に前記配合物の表面層を少なくとも部分的に有しており、前記配合物中のホウ素はホウ素源から選択され、前記配合物中のケイ素はケイ素源から選択され、前記配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内である。本発明は、積層中間産物、組立中間産物、ロウ付け方法、ロウ付け産物、中間産物の使用、予備ロウ付け産物、配合物及び塗料にも関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材の製品内の接合部をロウ付けするため、及び／又は、母材の製品をコーティングするための配合物であって、前記母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有しており、前記配合物はホウ素及びケイ素を含み、前記ホウ素はホウ素源から選択され、前記ケイ素はケイ素源から選択されており、前記配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、好ましくは約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であり、前記配合物は、溶媒、水、油、ゲル、ラッカー、ニス、モノマー及び／又はポリマーをベースとするバインダから成る群から選択される少なくとも１つのバインダも含んでいる配合物。
【請求項２】
前記少なくとも１つのバインダが、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、メタクリル酸ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンから選択される請求項１に記載の配合物。
【請求項３】
前記配合物の粒子が２５０μｍ未満の粒径を有する請求項１又は２に記載の配合物。
【請求項４】
前記ホウ素源が、ホウ素、Ｂ４Ｃ、Ｂ４Ｓｉ、ＮｉＢ及びＦｅＢから選択され、前記ケイ素源が、ケイ素、ＦｅＳｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｓｉから選択される請求項１から３のいずれか一項に記載の配合物。
【請求項５】
前記配合物が、１０４０℃を超える固相線温度を有する母材の粉末も含んでいる請求項１から４のいずれか一項に記載の配合物。
【請求項６】
前記配合物が塗料である請求項１から５のいずれか一項に記載の配合物。
【請求項７】
ロウ付けによる接合及び／又はコーティングのための中間産物であって、前記中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分とホウ素及びケイ素の配合物とを含んでおり、前記母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有しており、前記中間産物は、前記母材上に前記配合物の表面層を少なくとも部分的に有しており、前記配合物中のホウ素はホウ素源から選択され、前記配合物中のケイ素はケイ素源から選択され、前記配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内である中間産物。
【請求項８】
前記母材の厚さが１ｍｍ未満であり、前記配合物が、平均して２．９ｍｇ／ｍｍ２より少ない量で前記母材上に塗布される請求項７に記載の中間産物。
【請求項９】
前記母材が１ｍｍ以上の厚さを有する請求項７に記載の中間産物。
【請求項１０】
前記配合物が、溶媒、水、油、ゲル、ラッカー、ニス、モノマー及び／又はポリマーをベースとするバインダから成る群から選択される少なくとも１つのバインダも含んでいる請求項７から９のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１１】
前記配合物が、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、メタクリル酸ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンから成る群から選択される少なくとも１つのバインダも含んでいる請求項７から１０のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１２】
前記配合物が、粒径が２５０μｍ未満、好ましくは１６０μｍ未満の粒子を含んでいる請求項７から１１のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１３】
前記配合物が、粒径が５０μｍ未満の粒子を含んでいる請求項７から１１のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１４】
前記表面層が、前記配合物の粉末として塗布されるか、又は、噴霧析出、物理蒸着、若しくは化学蒸着から選択される手段で塗布される請求項７から１３のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１５】
前記母材が、鉄ベース合金、ニッケルベース合金、クロムベース合金及び銅ベース合金から成る群から選択される請求項７から１４のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１６】
前記母材が、約１５重量％から約２２重量％のクロム、約８重量％から約２２重量％のニッケル、約０重量％から約３重量％のマンガン、約０重量％から約１．５重量％のケイ素、任意で約１重量％から約８重量％のモリブデンを含み、残部が鉄である請求項７から１５のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１７】
前記ホウ素源が、ホウ素、Ｂ４Ｃ、Ｂ４Ｓｉ、ＮｉＢ及びＦｅＢから成る群の中で選択され、前記ケイ素源が、ケイ素、ＦｅＳｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｓｉから成る群の中で選択される請求項７から１６のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１８】
前記配合物の前記表面層がプレートの少なくとも片側に供給されるか、又は、前記配合物の前記表面層がプレートの両側に供給される請求項７から１７のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項１９】
前記母材及び前記表面層が、形成されるロウ付け合金の固相線温度よりも高く、前記母材の固相線温度よりも低い温度に曝露され、前記ロウ付け合金の層が、前記母材の表面上に形成された請求項７から１８のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項２０】
前記表面層の塗布前、前記表面層の塗布後、又は、前記母材の表面上でのロウ付け合金の形成後に、前記プレートについて切断、成形、押圧、又は、それらの組み合わせが行われる請求項７から１９のいずれか一項に記載の中間産物。
【請求項２１】
プレートが積層されており、それによって前記プレートの表面層は、母材と接触するか、又は、別のプレート上の別の表面層と接触する請求項７から２０のいずれか一項に記載の中間産物を含む、ロウ付けのための積層中間産物。
【請求項２２】
積層された前記プレートが、表面層を有さないか、単一表面層を前記プレートの片側に有しているか、二重表面層、すなわち前記プレートの両側に層を１つずつ有しているか、及び／又は、それらを組み合わせている請求項２１に記載の積層中間産物。
【請求項２３】
少なくとも１つの中間産物が１ｍｍ以上の厚さを有しており、組立中間産物が少なくとも１つの表面層を有しており、前記表面層は、少なくとも１つの母材の表面と接触しているか、又は、ロウ付け前の少なくとも１つの表面層と接触しており、ロウ付けの後、１つ又は複数のロウ付けされた接合部が得られる、請求項７から２０のいずれか一項に記載の中間産物を１つ又は複数含む、ロウ付けのための組立中間産物。
【請求項２４】
積層又は組立中間産物は、１２５０℃より低い温度の炉内で、真空中で、不活性ガスの存在下で、還元性雰囲気下で、又はそれらの組み合わせにおいてロウ付けされ、積層されたプレートの間又は前記組立中間産物の接触面の間にロウ付け合金のロウ付けされた接合部を形成し、前記ロウ付け合金は、母材及び配合物の溶融プロセスにおいて形成され、溶融した形態の前記ロウ付け合金は、毛細管力によって、主に隣接する領域から、前記接合部の領域に運ばれてきた、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の積層中間産物又は組立中間産物のロウ付けによって得られる積層ロウ付け産物又は組立ロウ付け産物。
【請求項２５】
産物のロウ付け方法であって、
（ｉ）配合物を母材の製品のプレート又は部分に塗布するステップであって、前記母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有しており、前記配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、前記ホウ素はホウ素源から選択され、前記ケイ素はケイ素源から選択され、前記配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、好ましくは約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であるステップ；
（ｉｉ）請求項７から２０のいずれか一項に記載の中間産物を得るステップ；
（ｉｉｉ）任意で、ステップ（ｉｉ）で得られた前記中間産物を、形成されるロウ付け合金の固相線温度よりも高く、母材の固相線温度よりも低い温度に曝露し、前記ロウ付け合金の層を前記母材の表面上に形成するステップ；
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）若しくは（ｉｉｉ）からの産物を、ステップ（ｉｉ）若しくは（ｉｉｉ）に係る１つ若しくは複数の産物で組み立てる、若しくは、積層するか、又は、当該産物を、ケイ素及びホウ素の配合物を有さない１つ若しくは複数の部分で組み立てる、若しくは、積層し、組立産物若しくは積層産物を形成するステップ；
（ｖ）ステップ（ｉｖ）からの前記組立又は積層産物を、１２５０℃より低い温度の炉内で、真空中で、不活性ガスの存在下で、還元性雰囲気下で、又はそれらの組み合わせにおいてロウ付けするステップ；及び、
（ｖｉ）ロウ付け産物を得るステップ、
を含む方法。
【請求項２６】
ステップ（ｖｉ）で得られた前記ロウ付け産物に、前記母材及び前記配合物の溶融プロセスにおいて前記ロウ付け合金を形成し、溶融した形態の前記ロウ付け合金を、毛細管力によって、主に隣接する領域から、接合部の領域に運ぶことによって得られる、１つ又は複数の接合部が供給される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ステップ（ｉｖ）において、ステップ（ｉｉ）若しくは（ｉｉｉ）からの産物が、厚さ１ｍｍ以上の母材にロウ付けされるか、又は、厚さ１ｍｍ未満の母材にロウ付けされるか、又は、請求項７から２０のいずれか一項に記載の１つ若しくは複数の中間産物にロウ付けされる、請求項２５又は２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記母材の厚さが１ｍｍ未満であり、前記配合物が、ケイ素及びホウ素に関して計算して平均して２．９ｍｇ／ｍｍ２より少ない量で前記母材上に塗布される請求項２５から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
ステップ（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）からの産物について、切断、成形、押圧、又はその組み合わせを行い、プレート、好ましくは伝熱板又は反応炉プレートを得る請求項２５から２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
得られたロウ付け産物が、熱交換器、プレート反応炉、反応炉の部材、分離器の部材、デカンタの部材、ポンプの部材、弁の部材から成る群から選択される請求項２５から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
ロウ付け産物の１つ又は複数の接合部がロウ付け合金によって得られ、前記ロウ付け合金は、母材及び配合物の溶融プロセスにおいて形成され、溶融した形態の前記ロウ付け合金は、毛細管力によって、主に隣接する領域から、前記接合部の領域に運ばれてきた、請求項２５から３０のいずれか一項に記載の方法によって得られるロウ付け産物。
【請求項３２】
前記母材の元素とは別に前記ロウ付け合金中に存在する元素は、Ｓｉ、Ｂ及び任意でＣであり、前記母材は１０４０℃を超える固相線温度を有している、請求項２５から３１のいずれか一項に記載の方法によって得られるロウ付け産物。
【請求項３３】
熱交換器、プレート反応炉のための部材又は産物、反応炉の部材、分離器の部材、デカンタの部材、ポンプの部材、弁の部材のロウ付けのための、請求項７から２０のいずれか一項に記載の中間産物の使用。
【請求項３４】
ロウ付けのための予備ロウ付け産物であって、前記予備ロウ付け産物は、１０４０℃を超える固相線温度を有する母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでおり、前記予備ロウ付け産物は、配合物の表面層を前記母材の製品のプレート及び／又は部分に塗布することによって得られ、前記配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、前記ホウ素はホウ素源から選択され、前記ケイ素はケイ素源から選択され、前記配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、好ましくは約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であり、前記母材および前記表面層は、形成されるロウ付け合金の固相線温度よりも高く、前記母材の固相線温度よりも低い温度に曝露され、前記ロウ付け合金の層が、前記母材の製品のプレート及び／又は部分の表面上に得られる予備ロウ付け産物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なロウ付けコンセプトと、ロウ付けによる接合及び／又はコーティングのための中間産物とに関する。本発明は、積層中間産物、組立中間産物、ロウ付け方法、当該方法によって得られるロウ付け産物、中間産物の使用、予備ロウ付け産物、配合物及び塗料にも関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、高い融点を有する合金を接合するための様々な接合方法が存在する。高い温度とは、９００℃よりも高い融点を意味している。用いられる１つの一般的な方法は、溶接である。溶接とは、付加材料を伴う母材又は付加材料を伴わない母材を溶融する方法、すなわち、溶融及び再凝固によって鋳造物を形成する方法である。別の接合方法は、ロウ付けである。ロウ付けプロセスの間に、ロウが母材に加えられ、ロウはプロセスの間、４５０℃を超える温度で溶融する。すなわち、接合される母材の液相温度よりも低い温度で液界面を形成する。ロウ付けの際、液界面は良好なぬれ及び流れを有するべきである。はんだ付けは、２つ又はそれより多くの金属品を、金属フィラー、すなわちはんだを溶融し接合部に流すことによって接合するプロセスであり、はんだはワークピースよりも低い融点を有している。ロウ付けでは、金属フィラーははんだよりも高い温度で溶融するが、ワークピースの金属は溶融しない。はんだ付けとロウ付けとの区別は、フィラー合金の融点に基づいている。一般的には４５０℃という温度が、はんだ付けとロウ付けとを実際に区別する点として用いられる。
【０００３】
ロウ付けの際、ロウは、接合される母材の間の隙間又は遊びと接触して塗布される。加熱プロセスの間に、ロウは溶融し、接合される隙間を充填する。ロウ付けプロセスにおいては、３つの主要段階が存在しており、第１の段階は物理的段階と呼ばれている。物理的段階には、ロウのぬれと流れとが含まれる。第２の段階は、一般的には、所定の接合温度で行われる。当該段階の間は、実質的な物質移動を伴う固液相互作用が存在している。当該段階において、液体金属フィラーに直接接触する母材体積は、溶解するか、又は、金属フィラーと反応する。同時に、液相からの少量の元素が固体状の母材に浸透する。接合領域におけるこの成分の再分配の結果、金属フィラーの組成が変化し、時には、金属フィラーの凝固が開始することもある。第２の段階と重なる最終段階は、接合部の最終的な微細構造の形成を特徴としており、接合部の凝固及び冷却の間に進行する。
【０００４】
溶接及びロウ付けに密接に関係する方法は、液相拡散接合（ＴＬＰ）又は活性拡散接合（ＡＤＢ）とも呼ばれる拡散ロウ付け（ＤＦＢ）である。拡散接合と言われることもあるが、拡散接合は拡散ロウ付け又は拡散溶接に言及するものであり、今日では拡散接合は標準的なタームではないと考えられている。
【０００５】
拡散ロウ付け（ＤＦＢ）、液相拡散接合（ＴＬＰ）又は活性拡散接合（ＡＤＢ）は、金属をロウ付けに適した温度にまで加熱することによって融合又は接合するプロセスであり、当該温度では、インサート金属フィラーが毛細管引力によって溶融若しくは流れるか、又は、２つの表面の間にその場で液相が生じ、互いに接触するであろう。いずれの場合でも、金属フィラーは、接合部の物理的特性及び機械的特性が母材の物理的特性及び機械的特性と略同じになるまで母材内に拡散する。ＤＦＢ、ＴＬＰ又はＡＤＢの２つの重要な側面は以下の通りである：
‐接合領域では、液体が生成され、活性化しなければならない；及び、
‐金属フィラーの元素が母材内に広範囲にわたって拡散しなければならない。
【０００６】
ＤＦＢ、ＴＬＰ又はＡＤＢが用いられた場合に得られる接合部に近い、又は同じ接合部を得る方法で、より大きな隙間をロウ付けする可能性を有する等のロウ付けの利点を有する方法は、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示されたロウ付け技術及びロウを用いることである。母材に近い組成を有するロウ、すなわちロウ付け合金が、ケイ素及び／又はホウ素及び／又はリン等の融点降下剤を加えて用いられる。それによって、ロウ付け接合部は、ロウ付け後の母材に近い組成を有するであろう。なぜなら、ロウは母材に類似した組成を有していたからであり、ロウは母材の融解ゆえに母材に溶け込み、融点降下剤は母材内に拡散するからである。
【０００７】
特定の接合方法の選択に関しては、費用、生産性、安全性、スピード及び接合物の特性等の多くの理由が存在する。密接に関連したＥモジュールは、材料が投入された際の、より高いＥモジュールを伴う材料内における高応力の危険を減少させるであろう。熱膨張係数が類似する場合、当該結果は、熱的に誘導された応力を減少させるであろう。電気化学ポテンシャルが類似する場合、当該結果は、腐食の危険を減少させるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
母材を接合する際のフィラー、すなわち合金の使用は複雑なプロセスである。フィラーは、加熱の前に母材に塗布され得る形状でなくてはならない。一般的に、フィラーは微粒化によって適切に形成される粒子であるが、「融解紡糸」、すなわち急速凝固（ＲＳ）によって形成されるホイルの形状を有していても良い。ＲＳに関しては、限られた数の組成物のみがＲＳによって形成され得る。粒子、すなわち粉末として形成され得る組成物の数はより多く、一般的な粉末の形成は微粒化による。フィラーが粉末形状の場合、しばしばバインダと結合されてペーストを形成する。当該ペーストは、何らかの適切な方法で母材に塗布され得る。ホイル又は合金粉末を形成するプロセスは複雑であり、したがって費用を要する。粉末を用いる場合、粉末は上述したペーストの形状で適切に塗布される。これは、プロセスにステップを追加することになる。なぜなら、ペーストはバインダ及びペーストの特性に有益なその他の成分と混合される必要があるからである。どちらのプロセスでも、溶融及び接合の前に、フィラーの適切な形態、特性、形状及び組成を得るために非常に多くの作業が実行される。したがって、本発明の１つの目的は、母材を接合する際に、プロセスのステップを削減することにある。別の目的は、母材の接合を単純化し、それによって費用を削減することにある。
【００１０】
可能であれば、ロウを選択する際、母材に近い組成物が有益である。なぜなら、母材は製品の目的に合わせて選択されているからである。可能であり、かつ、費用に制限がなかったならば、各母材について１つのロウを開発することが最良だったであろう。したがって、本発明の別の目的は、必要なロウの数を減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、新規な進歩性を有するロウ付けコンセプトによって、技術的な問題及び目的に解決策を提供する。第１の態様は、母材の製品内の接合部をロウ付けするため、及び／又は、母材の製品をコーティングするための配合物に関する。母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、当該配合物は、溶媒、水、油、ゲル、ラッカー、ニス、モノマー及び／又はポリマーをベースとするバインダから成る群から選択される少なくとも１つのバインダも含んでいる。
【００１２】
一例として、配合物におけるホウ素及びケイ素の割合は、約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であって良い。別の例では、配合物におけるホウ素及びケイ素の割合は、約１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内であって良い。さらなる例では、配合物は、約１５：１００重量／重量から約４：１０重量／重量の範囲内でホウ素対ケイ素の割合を有していて良い。当該割合は重量比である。
【００１３】
一例によると、配合物は、母材の製品内の接合部をロウ付けするため、及び／又は、母材の製品をコーティングするためのものであり、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内であり、当該配合物は１つのバインダも含んでおり、当該バインダはラッカー又はゲルである。
【００１４】
別の例として、配合物は、母材の製品内の接合部をロウ付けするため、及び／又は、母材の製品をコーティングするためのものであって良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、当該配合物は、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、メタクリル酸ポリマー（（ｍｅｔ）ａｃｒｙｌｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ）、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンから選択される少なくとも１つのバインダも含んでいる。
【００１５】
ホウ素及びケイ素を含んでおり、ホウ素がホウ素源から選択され、ケイ素がケイ素源から選択されている配合物の粒径の例は、２５０μｍ未満の粒径を有する粒子を含んでいて良い。粒径の別の例は、１６０μｍ未満であって良い。さらなる例は、１００μｍ未満の粒径であって良い。さらなる例は、５０μｍ未満の粒径であって良い。
【００１６】
ホウ素とケイ素との配合物は、ホウ素とケイ素との間のどのような種類の配合物であっても良い。ホウ素はホウ素源であって良い。ホウ素源の例は、ホウ素、Ｂ４Ｃ、Ｂ４Ｓｉ、ＮｉＢ及びＦｅＢであって良い。ケイ素はケイ素源であって良い。ケイ素源の例は、ケイ素、ＦｅＳｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｓｉであって良い。
【００１７】
さらなる例によると、配合物は、母材の製品内の接合部をロウ付けするため、及び／又は、母材の製品をコーティングするためのものであって良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該配合物はホウ素及びケイ素を含んでいる。当該配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、ホウ素対ケイ素の割合は１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内であり、当該配合物は１つのバインダも含んでおり、当該バインダはラッカー又はゲルである。
【００１８】
さらなる例として、配合物は、１０４０℃を超える固相線温度を有する母材の粉末を含んでいても良い。
【００１９】
例として、配合物は塗料であって良い。当該塗料はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内であり、当該配合物は１つのバインダも含んでおり、当該バインダはラッカーである。
【００２０】
さらなる例として、配合物は塗料であって良い。当該塗料はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内である。当該塗料は、粒径５０μｍ未満の粒子を含んでおり、少なくとも１つのバインダを、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、メタクリル酸ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンから選択して良い。
【００２１】
第２の態様は、ロウ付けによる接合及び／又はコーティングのための中間産物に関する。当該中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでおり、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部を含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内である（重量比）。
【００２２】
新規なロウ付けコンセプトは、例えば、ロウ付け合金によって得られる接合部を提供し、ロウ付け合金は、母材並びにホウ素及びケイ素の配合物の溶融プロセスにおいて形成される。溶融した形態のロウ付け合金は、毛細管力によって、主に隣接する領域から、接合部の領域に運ばれてきた。ロウ付けコンセプトに関する温度は、９００℃、すなわちはんだ付けとロウ付けとを区別する点を超えるものである。形成されたロウ付け合金は、母材の液相温度を低下させる元素のための部分を有する合金である。したがって、ロウ付け合金は、ベース合金よりも低い液相温度を有している。
【００２３】
母材は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）等の元素を含む合金である。一例によると、母材を、鉄ベース合金、ニッケルベース合金、クロムベース合金及び銅ベース合金から成る群から選択して良い。このような合金の例は、表１のリストに示されているが、母材は当該リストに限定されてはおらず、母材として考えられ得る例に過ぎない。
【００２４】
一例によると、中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでいて良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部も含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内である。母材を、鉄ベース合金、ニッケルベース合金、クロムベース合金及び銅ベース合金から成る群から選択して良い。
【００２５】
さらなる例によると、中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでいて良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部も含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内である。当該配合物は１つのバインダを含んでいて良く、当該バインダはラッカー又はゲルである。母材を、鉄ベース合金、ニッケルベース合金、クロムベース合金及び銅ベース合金から成る群から選択して良い。
【００２６】
【表１】
2015517913.tif 000002
【００２７】
一例によると、中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでいて良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有し、約１５重量％から約２２重量％のクロム、約８重量％から約２２重量％のニッケル、約０重量％から約３重量％のマンガン、約０重量％から約１．５重量％のケイ素、任意で約１重量％から約８重量％のモリブデンを含んでいて良く、残部が鉄である。全てのパーセンテージは、重量パーセントである。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部も含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内である（重量比）。
【００２８】
別の例によると、中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでいて良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有し、約１５重量％から約２２重量％のクロム、約８重量％から約２２重量％のニッケル、約０．２重量％から約３重量％のマンガン、約０．１重量％から約１．５重量％のケイ素、任意で約１重量％から約８重量％のモリブデンを含んでいて良く、残部が鉄である。全てのパーセンテージは、重量パーセントである。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部も含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内である。
【００２９】
別の例によると、母材は、約１５重量％から約２２重量％のクロム、約８重量％から約２２重量％のニッケル、約１重量％から約３重量％のマンガン、約０．５重量％から約１．５重量％のケイ素、任意で約１重量％から約８重量％のモリブデンを含んでいて良く、残部が鉄である。
【００３０】
どの合金、すなわち母材を用いるかに応じて、異なる固相線温度、すなわち材料が凝固する温度を有する異なる母材が存在する。一例によると、母材の固相線温度は１１００℃を超えて良い。本発明の一例によると、母材の固相線温度は１２２０℃を超えて良い。別の例によると、母材の固相線温度は１２５０℃を超えて良い。本発明のさらなる選択肢によると、母材の固相線温度は１３００℃を超えて良い。
【００３１】
一例によると、第２の態様に係る配合物において、ホウ素対ケイ素の割合は、約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であって良い。別の例によると、配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内であって良い。さらなる例によると、配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約１５：１００重量／重量から約４：１０重量／重量の範囲内であって良い。
【００３２】
第２の態様に係るホウ素とケイ素との配合物は、ホウ素とケイ素との間のどのような種類の配合物であっても良い。ホウ素はホウ素源であって良く、ホウ素、Ｂ４Ｃ、Ｂ４Ｓｉ、ＮｉＢ及びＦｅＢから成る群から選択され得る。ケイ素はケイ素源であって良く、ケイ素、ＦｅＳｉ、ＳｉＣ及びＢ４Ｓｉから成る群から選択され得る。
【００３３】
第２の態様に係る配合物は、粒径が２５０μｍ未満の粒子を含んでいて良い。１つの選択肢によると、粒径は１６０μｍ未満であって良い。別の選択肢によると、粒径は１００μｍ未満であって良い。さらなる選択肢によると、粒径は５０μｍ未満であって良い。
【００３４】
一例として、第２の態様に係る配合物は、溶媒、水、油、ゲル、ラッカー、ニス、例えばモノマー又はポリマーをベースとするバインダから成る群から選択される少なくとも１つのバインダも含んでいて良い。当該バインダを、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、メタクリル酸ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン等から選択して良い。
【００３５】
一例によると、中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでいて良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部も含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内である。当該配合物は１つのバインダを含んでいて良く、当該バインダはラッカー又はゲルである。
【００３６】
表面層を、配合物の粉末として、又は、物理蒸着（ＰＶＤ）若しくは化学蒸着（ＣＶＤ）等を用いて塗布して良い。物理蒸着（ＰＶＤ）は、真空蒸着の一種であり、気化した形態の所望の薄膜材料の凝縮によって、薄膜を様々なワークピース表面、例えば半導体ウェハ上に堆積するための様々な方法のいずれかを表現するために用いられる一般的な用語である。当該コーティング方法は、化学蒸着の場合のような被覆対象の表面での化学反応を含むよりも、むしろ、後続の凝縮を伴う高温真空蒸着又はプラズマスパッタ衝撃等の純粋に物理的なプロセスを含んでいる。化学蒸着（ＣＶＤ）は、高純度かつ高性能な固体材料を製造するために用いられる化学的なプロセスである。当該プロセスは、例えば半導体産業において、薄膜を製造するために用いられている。一般的なＣＶＤプロセスでは、ウェハ、すなわち基板が、１つ又は複数の揮発性前駆体に曝露され、当該揮発性前駆体は、基板表面上で反応及び／又は分解され、所望の堆積を形成する。揮発性の副生成物が生じることも多いが、当該副生成物は反応室を通るガスフローによって除去される。
【００３７】
一例によると、中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでいて良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部も含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。表面層を、配合物の粉末として塗布して良い。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内である。当該配合物は１つのバインダを含んでいて良く、当該バインダはラッカー又はゲルである。
【００３８】
一例によると、中間産物は、母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでいて良く、母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有している。当該中間産物は、配合物の表面層を有する母材の少なくとも一部も含んでおり、当該配合物はホウ素（Ｂ）及びケイ素（Ｓｉ）を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。表面層を、配合物の粉末として塗布して良い。配合物中のホウ素対ケイ素の割合は、１：１０重量／重量から約７：１０重量／重量の範囲内である。当該配合物は１つのバインダを含んでいて良く、当該バインダはラッカー又はゲルである。
【００３９】
本発明に係る母材の厚さは１ｍｍ未満であり、すなわち、プレートの厚さは１ｍｍ未満である。母材の厚さが１ｍｍ未満の場合、２．９ｍｇ／ｍｍ２より少ない量、好ましくは２．８ｍｇ／ｍｍ２より少ない量の配合物を母材に塗布して良い。２．９ｍｇ／ｍｍ２より少ない量、好ましくは２．８ｍｇ／ｍｍ２より少ない量を塗布することの利点は、それによって、プレートの溶落ちのリスクが減少することにある。
【００４０】
本発明に係る母材の厚さは１ｍｍ以上であっても良い。
【００４１】
第３の態様は、中間産物に関する。当該中間産物を、母材及び配合物の表面層が、形成されるロウ付け合金の固相線温度よりも高く、母材の固相線温度よりも低い温度に曝露されるような方法で予備ロウ付けして良い。予備ロウ付けステップにおいて、ロウ付け合金の層が母材上に形成される。表面層におけるロウ付け合金は、ホウ素（Ｂ）とケイ素（Ｓｉ）と母材との配合物を含んでいる。
【００４２】
中間産物がプレートである場合、配合物の表面層は、プレートの片面における単一表面層であるか、プレートの両面における二重表面層であり得る。表面層の塗布前、表面層の塗布後、又は、予備ロウ付けステップの後における、当該プレートの切断、成形、押圧、又は、それらの組み合わせが可能である。
【００４３】
中間産物が他の形状を有している場合、配合物の表面層は、産物の１つの面における単一表面層であるか、産物の２つの面における二重表面層であるか、又は、配合物は産物のいくつかの面に存在し得る。表面層の塗布前、表面層の塗布後、又は、予備ロウ付けステップの後における、当該産物の切断、成形、押圧、又は、それらの組み合わせが可能である。
【００４４】
第４の態様は、ロウ付けのための積層された中間産物に関する。当該積層産物は、積層されたプレートを含んでおり、プレートの表面層は、プレート上の母材と接触するか、又は、別のプレート上の別の表面層と接触する。プレートは、表面層を有していなくても良いし、単一表面層、二重表面層、又は、それらの組み合わせを有していても良い。これは、積層産物が、ｎ−１個の単一表面層プレートを有し、最後のプレートは表面層を有さないことを意味している。別の例は、表面層を有さない１つ又は複数のプレートを中間に有し、中間のプレートの両側に積層されたプレートは、単一表面層プレートであるか、二重表面層であるか、又はその両方であり得る。当該プレートは予備ロウ付けされ得る。プレートは多種多様な方法で積層され得る。
【００４５】
第５の態様は、１つ又は複数の中間産物を含む、ロウ付けのための組み立てられた中間産物に関する。少なくとも１つの中間産物は１ｍｍ以上の厚さを有しているが、これは、プレートが１ｍｍより厚い場合、又は、部分が１ｍｍより厚い場合である。組立中間産物は少なくとも１つの表面層を有しており、当該表面層は、母材の部分と接触しているか、又は、ロウ付け前の部分の少なくとも１つの表面層と接触しており、ロウ付けの後、ロウ付けされた接合部が接触領域で得られる。
【００４６】
第６の態様は、積層中間産物又は組立中間産物のロウ付けによって得られる積層ロウ付け産物又は組立ロウ付け産物に関する。積層又は組立中間産物は、１２５０℃より低い温度の炉内で、真空中で、不活性ガスの存在下で、還元性雰囲気下で、又はそれらの組み合わせにおいてロウ付けされ、積層プレート又は組立中間産物の接触面の間にロウ付けされた接合部を形成する。形成されるロウ付け合金は、母材及び配合物の溶融プロセスにおいて形成され、溶融した形態のロウ付け合金は、毛細管力によって、主に隣接する領域から、接合部の領域に運ばれてきた。別の例によると、産物を１２００℃より低い温度でロウ付けして良い。さらなる例によると、産物を１１００℃を超える温度でロウ付けして良い。さらなる例によると、産物を約１１００℃から約１２５０℃の範囲内でロウ付けして良い。
【００４７】
第７の態様は、産物のロウ付け方法に関する。当該方法は以下のステップを含んでいる：
（ｉ）配合物を母材の製品のプレート及び／又は部分に塗布するステップであって、当該母材は、１０４０℃を超える固相線温度を有しており、当該配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択され、当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、好ましくは約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であるステップ；
（ｉｉ）中間産物を得るステップ；
（ｉｉｉ）任意で、ステップ（ｉｉ）で得られた中間産物を、形成されるロウ付け合金の固相線温度よりも高く、母材の固相線温度よりも低い温度に曝露し、予備ロウ付けステップにおいてロウ付け合金の層を母材表面上に形成するステップ；
（ｉｖ）ステップ（ｉｉ）若しくは（ｉｉｉ）からの産物を、ステップ（ｉｉ）若しくは（ｉｉｉ）に係る１つ若しくは複数の産物と組み立てる、若しくは、積層するか、又は、当該産物を、ケイ素及びホウ素の配合物を有さない１つ若しくは複数の部分若しくはプレートで組み立て、若しくは、積層し、組立産物若しくは積層産物を形成するステップ；
（ｖ）ステップ（ｉｖ）からの組立又は積層産物を、１２５０℃より低い温度の炉内で、真空中で、不活性ガスの存在下で、還元性雰囲気下で、又はそれらの組み合わせにおいてロウ付けするステップ；
（ｖｉ）ロウ付け産物を得るステップ。
【００４８】
例によると、ステップ（ｖｉ）で得られたロウ付け産物に、母材及び配合物の溶融プロセスにおいてロウ付け合金を形成し、溶融した形態のロウ付け合金を、毛細管力によって、主に隣接する領域から、１つ又は複数の接合部の領域に運ぶことによって得られる、１つ又は複数の接合部を供給して良い。
【００４９】
別の例によると、母材の固相線温度は１２２０℃を超えていて良い。本発明の別の選択肢によると、母材の固相線温度は１２５０℃を超えていて良い。本発明のさらなる選択肢によると、母材の固相線温度は１３００℃を超えていて良い。
【００５０】
一例によると、得られた産物を、１２５０℃より低い温度でロウ付けして良い。別の例によると、産物を１２００℃より低い温度でロウ付けして良い。さらなる例によると、産物を１１００℃を超える温度でロウ付けして良い。さらなる例によると、産物を約１１００℃から約１２５０℃の範囲内でロウ付けして良い。
【００５１】
当該方法では、ステップ（ｉｖ）において、産物を厚さ１ｍｍ以上の母材、又は、厚さ１ｍｍ未満の母材、又は、本発明に係る１つ又は複数の中間産物にロウ付けしても良い。
【００５２】
当該方法では、ステップ（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）において、産物の切断、成形、押圧、又はその組み合わせを行い、プレート、好ましくは伝熱板又は反応炉プレートを得ても良い。
【００５３】
当該方法では、ステップ（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）において得られた産物がプレートであり、ステップ（ｉｖ）において、プレートを積層して熱交換器又はプレート反応炉を形成して良い。
【００５４】
当該方法では、得られたロウ付け産物は、熱交換器、プレート反応炉、反応炉の部材、分離器の部材、デカンタの部材、ポンプの部材、弁の部材等から成る群から選択されて良い。
【００５５】
第８の態様は、第７の態様に係る方法によって得られるロウ付け産物に関する。ロウ付け産物の接合部は、形成されるロウ付け合金によって得られる。当該ロウ付け合金は、溶融プロセスにおいて母材及び配合物から形成され、隣接する領域から接合部へと流れ、母材の元素とは別にロウ付け合金中に存在する元素は、Ｓｉ、Ｂ及び任意でＣであり、母材は１１００℃を超える固相線温度を有している。
【００５６】
当該方法によって得られたロウ付け産物中の、形成されるロウ付け合金の体積は、以下の式から計算される。図２も参照のこと：
体積＝総面積Ａ×接合部の長さ
総面積Ａ＝（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎ  α
【００５７】
Ａは２つの三角形の総面積であり、Ｘは形成された接合部の全幅であり、Ｂは形成された接合部の部分であって、当該部分では、接合部の中央における形成されたロウ付け合金の体積はごく小さく、高さは角度αを測定することによって計算される。角度αは、底辺に対する押圧ビーム（ｐｒｅｓｓｅｄ  ｂｅａｍ）の正接の角度である。
【００５８】
第９の態様は、熱交換器、プレート反応炉、反応炉の部材、分離器の部材、デカンタの部材、ポンプの部材、弁の部材等のロウ付けのための中間産物の使用に関する。
【００５９】
第１０の態様は、ロウ付けのための予備ロウ付け産物に関する。当該産物は、１０４０℃を超える固相線温度を有する母材の製品のプレート及び／又は部分を含んでおり、当該予備ロウ付け産物は、配合物の表面層を母材の製品のプレート及び／又は部分に塗布することによって得られ、当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択され、当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、好ましくは約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であり、母材および表面層は、形成されるロウ付け合金の固相線温度よりも高く、母材の固相線温度よりも低い温度に曝露され、ロウ付け合金の層が、母材の製品のプレート及び／又は部分の表面上に得られる。
【００６０】
本発明は、母材の接合部のロウ付けのため、及び、母材のコーティングのための配合物にも関する。母材は１０４０℃を超える固相線温度を有しており、当該配合物はホウ素及びケイ素を含んでおり、ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択される。当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、好ましくは約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内である。１つの選択肢によると、配合物は、１０４０℃を超える固相線温度を有する母材の粉末を含んでいても良い。塗料中の配合物は、粒径５０μｍ未満の粒子を含んでいて良い。
【００６１】
本発明に係る母材は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）等の元素を含む合金である。１つの選択肢によると、母材を、鉄ベース合金、ニッケルベース合金、クロムベース合金及び銅ベース合金から成る群から選択して良い。
【００６２】
本発明は、ホウ素及びケイ素の配合物を含む塗料にも関する。ホウ素はホウ素源から選択され、ケイ素はケイ素源から選択され、当該配合物はホウ素及びケイ素を含み、ホウ素対ケイ素の割合は約３：１００重量／重量から約１００：３重量／重量の範囲内であり、好ましくは約５：１００重量／重量から約１：１重量／重量の範囲内であり、任意に、１０４０℃を超える固相線温度を有する母材の粉末を含んでおり、当該塗料は、溶媒、水、油、ゲル、ラッカー、ニス、モノマー及び／又はポリマーをベースとするバインダから成る群から選択される少なくとも１つのバインダも含んでいる。
【００６３】
１つの選択肢によると、バインダを、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、メタクリル酸ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンから選択して良い。
【００６４】
その他の態様及び選択肢は、請求項によって規定される。
【００６５】
以下に、図１から図６を用いて本発明を説明する。これらの図面は、本発明を示すためのものであり、その範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例において用いられる円形の押圧プレートを示す図である。
【図２】「概略」を示す図である。
【図３】測定された幅が塗布された量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数であり、傾向線を備えたグラフを示す図である。
【図４】測定された幅に基づいて計算されたロウ付け接合部の満たされた面積が、塗布された量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数であり、傾向線を備えた別のグラフを示す図である。
【図５】引張試験を行ったサンプルで、接合部がプレート材料よりも強い、又は、プレート材料と同等の強さを有するサンプルのパーセントが、塗布された配合物の量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数である別のグラフを示す図である。
【図６】接合後のサンプルの内１つの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図１は、円形の押圧プレートを示している。当該プレートは、直径が４２ｍｍ、厚さが０．４ｍｍであり、ステンレス鋼３１６Ｌで形成されている。押圧プレートは、２つの押圧ビームＶ及びＨを有しており、当該ビームはそれぞれ約２０ｍｍの長さである。ビームＶ又はｖは左側のビームを指し、ビームＨ又はｈは右側のビームを指しており、ｖ及びｈは実施例５及び実施例９で用いられる。
【００６８】
図２は、ロウ付けされた試験サンプルの横断面に基づく近似１を示している。図２の断面図は、押圧ビームを図２の上端に示している。図２の底部に示されているのは、平らな、前に塗布されたプレートである。ビームと平面との間の毛細管に、接合部が形成される。接合部内に形成されるロウ付け合金の量を推定するために、以下の近似及び計算が行われた。接合部の中央における体積はごくわずかであると評価された。したがって、幅、すなわち幅Ｂが１．２１ｍｍ以下の接合部に形成されるロウ付け合金の体積は、ゼロに設定されている。ビームの外側、すなわち（（Ｘ−Ｂ）／２）では、形成されたロウ付け合金が蓄積してきた。こうして、溶融した形態のロウ付け合金は、毛細管力によって、主に三角形のロウ付け合金の体積を形成している隣接する領域から、接合部の領域に運ばれてきた。
【００６９】
図２によると、２つの三角形が接合部の中心の両側に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。三角形内の角度は約２８°であると測定されている。測定された全幅はＸと呼ばれ、中心の幅はＢと呼ばれる。したがって、２つの三角形の総面積（Ａ）は、Ａ＝２×（（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎ（α）））／２、すなわち、図２の場合は、Ａ＝２×（（（Ｘ−１．２１）／２）×（（Ｘ−１．２１）／２）×ｔａｎ（２８）））／２である。隙間に流れた、形成されたロウ付け合金の全体積は、面積を２つのビームの長さと乗じたものであり得る。形成されたロウ付け合金で、隙間に流れず、表面上に残されるロウ付け合金も存在する。図３は、測定された幅を塗布された量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数とする、傾向線を備えたグラフを示している。フィレット試験の結果は、実施例５の表８及び表９、並びに、図３に示されている。図３の傾向線は、Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌに基づいている。測定された幅の結果と、推定された面積とは、図３のグラフに示されている。塗布された量は、表８及び表９に示されたように、０．０６ｇ／３５００ｍｍ２から０．９６ｇ／３５００ｍｍ２であり、これは、約０．０１７ｍｇ／ｍｍ２から約０．２７４ｍｇ／ｍｍ２に相当し、実施例２で用いられた配合物の約１．３ｍｇ／ｍｍ２から約５．１ｍｇ／ｍｍ２と比較される。
【００７０】
配合物に関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが測定された。Ｙは接合部の幅であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘは塗布された配合物の量であり、Ｌは定数である。図３を参照のこと。ロウ付け接合部の幅は、
Ｙ（Ａ３．３の幅）＝１．５５４＋９．９２２×（配合物Ａ３．３の塗布された量）
Ｙ（Ｂ２の幅）＝０．６２６＋１０．８０７×（配合物Ｂ２の塗布された量）
Ｙ（Ｃ１の幅）＝０．５３７＋８．３４２×（配合物Ｃ１の塗布された量）
Ｙ（Ｆ０の幅）＝０．６３２＋７．４５６×−（配合物Ｆ０の塗布された量）
【００７１】
図３に見られるように、配合物Ａ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３及びＦ０の内Ａ３．３で、塗布された配合物の量の関数としての、接合部内のロウ付け合金の量が最大になった。サンプルＦ０は、０．２０ｇ／３５００ｍｍ２未満で実質的な接合部を何ら形成しなかった。
【００７２】
図４は、測定された幅に基づいて計算されたロウ付け接合部の満たされた面積が、塗布された量（ｇ／３５００ｍｍ２）の関数であり、傾向線を備えた別のグラフを示している。配合物に関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ−Ｌが測定された。Ｙは面積であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘは塗布された配合物の量であり、Ｌは定数である。図４を参照のこと。
【００７３】
Ｙ（Ａ３．３の面積）＝４．３６１×（配合物Ａ３．３の塗布された量）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２の面積）＝３．３７２×（配合物Ｂ２の塗布された量）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１の面積）＝２．５４９×（配合物Ｃ１の塗布された量）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０の面積）＝０．５６９×（配合物Ｆ０の塗布された量）−０．０９３
【００７４】
形成された体積に関する図４のグラフに基づく概算は、例えば０．１８ｇ／３５００ｍｍ２の量に関して、ロウ付けされた接合部が存在「しない」ゆえにサンプルＦ０を除いて、また、データが少なすぎるゆえにサンプルＤ０．５を除いて、２つのビーム間の接合部に形成されたロウ付け合金の体積に関するサンプルの値を与えている。以下を参照のこと。
【００７５】
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
【００７６】
図５は、％（パーセント）が、引張試験を行ったサンプルで、接合部がプレート材料よりも強かったか、又は、プレート材料と同等の強さを有していたサンプルの成功率であり、塗布された配合物の量、すなわちｇ／３５００ｍｍ２の関数である別のグラフを示している。プレートが接合部より強かった場合には、接合部が割れるという結果になり、結果はゼロに設定された。接合部がプレート材料よりも強かったサンプルに関しては、結果の差異は統計的に有意ではなかった。
【００７７】
図６には、接合後のサンプルの内１つが示されている。２片の間に接合部が形成されていることが写真に示されている。接合されたサンプルは実施例１０からのものである。
【００７８】
以下の実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００７９】
実施例
これらの実施例において、ケイ素Ｓｉが、母材の試験サンプルの表面上に塗布された場合にロウ付け合金を形成することが可能であるかどうかを調べるために試験が行われた。異なる量のホウ素Ｂも加えられた。なぜなら、ホウ素はロウ付け合金の融点を低下させることができるからである。ホウ素は、ロウ付け合金のぬれ挙動を変化させることもできる。試験された配合物の特性も調査された。実施例において、ｗｔ％は重量パーセントであり、ａｔｍ％は原子パーセントである。
【００８０】
他に何らかの記載がない場合、全ての試験において、母材の試験サンプルは、ケイ素及びホウ素の配合物のサンプルが試験サンプルに加えられる前に、食器洗いでアセトンを用いて洗浄された。
【００８１】
実施例１：ケイ素及びホウ素の配合物の試験用サンプルの調製
試験サンプル番号Ｃ１は、粒径３２５メッシュ、９９．５％（金属ベース）７４４０−２１−３、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ−Ｊｏｈｎｓｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ製の１１８．０ｇの結晶性ケイ素粉末を、粒径３２５メッシュ、９８％（金属ベース）７４４０−４２−８、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ−Ｊｏｈｎｓｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｃｏｍｐａｎｙ製の１３．０６ｇの結晶性ホウ素粉末、及び、Ｗａｌｌ  Ｃｏｌｍｏｎｏｙ製の７７．０ｇのＮｉｃｏｒｏｂｒａｚ  Ｓ−３０バインダと、Ｂｕｓｃｈ＆Ｈｏｌｍ製のＶａｒｉｍｉｘｅｒ内で混合し、２０８ｇのペーストを作製することによって調製された。サンプルＣ１を参照のこと。全ての試験サンプルは、試験サンプルＣ１と同じ手順にしたがって作製された。サンプルは表２に示されている。
【００８２】
【表２】
2015517913.tif 000003
【００８３】
サンプルＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６及びＪは、別のバインダが用いられたことを除いては、サンプルＦ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２及びＡ３．３と同じ方法で調製された。バインダは、Ｗａｌｌ  Ｃｏｌｍｏｎｏｙ製のＮｉｃｏｒｏｂｒａｚ  Ｓ−２０バインダであった。試験サンプルは表３に示されている。
【００８４】
【表３】
2015517913.tif 000004
【００８５】
これらのサンプルについて、比率、重量パーセント、原子パーセントの計算も行われ、表４に示されている。
【００８６】
【表４】
2015517913.tif 000005
【００８７】
Ｓ−２０バインダ及びＳ−３０バインダにおけるバインダ（ポリマー及び溶媒の）含有量の測定
ゲル内の「乾燥」材料の含有量についても試験が行われた。Ｓ−２０及びＳ−３０のサンプルの重さを測った後、９８℃の炉内に１８時間にわたって放置した。サンプルを炉内から取り出した後、再び重さが計測された。結果は表５に示されている。
【００８８】
【表５】
2015517913.tif 000006
【００８９】
実施例２：ロウ付け試験
先行技術に係るロウで試験を行う場合、塗布されるロウの重さは２．０ｇであり、これはケイ素０．２ｇに対応する。ケイ素とホウ素との配合物が試験対象であったので、試験される組成物においては同様の量のケイ素及びホウ素が用いられた。当該ロウは１０重量％のケイ素を含んでおり、したがって０．２ｇのケイ素及びホウ素の配合物が、試験サンプルに塗布された。試験サンプルは円形の試験片であり、当該試験片は直径が８３ｍｍ、厚さが０．８ｍｍであり、ステンレス鋼３１６Ｌで形成されている。「形成されるロウ付け合金」は、流れる前に、まず母材及びロウ付け配合物から形成され得るので、０．２ｇのロウ付け配合物が２ｇのロウ付け合金に対応するだろうとは予想されず、また、ケイ素及びホウ素は母材内にのみ拡散するか、又は、母材すら溶融しないとは予想されなかったので、より多い量の０．４ｇも試験された。全てのサンプルは、真空炉において１２１０℃で１時間にわたってロウ付けされた。重複実験が行われた。２つの重さと２倍の試験サンプルと６つの異なる配合物とで、２×２×６＝２４サンプル、すなわちＦ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２及びＡ３．３である。これらの配合物が円形領域に塗布された。当該円形領域は、約１０ｍｍから約１４ｍｍの直径を有し、面積が７８ｍｍ２から１５４ｍｍ２であるか、又は、ｍｍ２当たり約１．３ｍｇから約５．１ｍｇの配合物を有している。
【００９０】
結果：
母材の試験片が溶融し、いくつかの種類の溶融物が形成されたことが明確に観察された。いくつかの態様において、当該溶融物は流れを有するロウ付け合金として現れたことも観察された。ぬれの大きさを測定しなかったが、配合物中のホウ素の量が増加した結果、ぬれが改善されたようであった。しかしながら、ほとんどのサンプルで、厚さ全体が溶融し、試験片の中央に穴が形成されたことも見られた。「０．２ｇのサンプル」では、１２個の試験片の内５個が、「０．４ｇのサンプル」では１２個の内１０個が穴を有していた。
【００９１】
したがって、１つの結論としては、ロウからペースト等を変更し、点又は線に「相対的に等量」のケイ素及びホウ素の配合物を塗布することは不可能である。なぜなら、ケイ素及びホウ素の配合物は、試験サンプルが薄い場合、当該例では０．８ｍｍであるが、母材を溶融して穴を形成するからである。より厚い試験サンプルが用いられる場合、穴は出現しないであろうが、母材に「溝」が形成される可能性がある。これは、ケイ素及びホウ素の配合物に、粉末等として母材を加えることによって防止又は改善され得る。ケイ素のみが塗布される場合、すなわちサンプルＦ０の場合、ケイ素とホウ素との両方が塗布される他のサンプルよりも少ない流れ特性及びぬれ特性を有する結果になるようである。
【００９２】
実施例３：新規な塗布手順
当該実施例では、フィレット試験、腐食試験及び引張試験のために同時に試験プレートが準備された。実施例２からは、ケイ素及びホウ素の配合物は、当該配合物を薄肉プレート上に点又は線で塗布する際のリスクになり得るという結論が得られた。したがって、新しい試験サンプル、すなわち試験プレートが、異なるケイ素及びホウ素の配合物を、フィレット試験、腐食試験及び引張試験で塗布するために用いられた。
【００９３】
新しい試験サンプルは、ステンレス鋼３１６Ｌで形成されたプレートであった。当該プレートの寸法は、幅が１００ｍｍ、長さが１８０ｍｍから２００ｍｍ、厚さが０．４ｍｍであった。全てのプレートは、Ｓｉ及びＢの配合物のサンプルの塗布前に、食器洗いでアセトンを用いて洗浄された。重さが計測された。各プレート上では、計測して短辺から３５ｍｍの部分がマスキングされた。
【００９４】
異なる試験用配合物である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、マスキングされていない表面領域に配合物が「ペイント」された。当該表面領域は、１００ｍｍ×３５ｍｍの大きさを有していた。バインダはＳ−３０であった。１２時間より長く室温で乾燥させた後、マスキングテープが除去され、各プレートについてプレートの重さが計測された。表６に示された重さは、１００ｍｍ×３５ｍｍ＝３５００ｍｍ２＝３５ｃｍ２の面積上の配合物の総量の重さである。
【００９５】
【表６】
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【００９６】
実施例４：サンプルの腐食‐曲げ試験
試験プレートから薄片が切り取られた。当該薄片は３５ｍｍの幅を有しており、これは、塗布された表面領域が３５ｍｍ×３５ｍｍであることを意味している。図１のように、当該表面領域の上に、円形の押圧プレートが配置された。当該押圧プレートは、直径４２ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの寸法を有しており、ステンレス鋼３１６Ｌで形成されている。試験サンプルは、１２１０℃で１時間にわたってロウ付けされた。腐食試験のための試験プレートは、塗布された配合物サンプルＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、Ｈ１００、Ｉ６６及びＪを有していた。表４を参照のこと。
【００９７】
腐食試験方法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知するための標準的技法」にしたがって、サンプルの試験が行われた。「技法Ｅ‐銅‐硫酸銅‐硫酸。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知するための試験」が試験方法から選択された。この腐食試験を選択した理由は、ホウ素が鋼中のクロムと反応してホウ化クロムを主に粒界に形成するリスクが存在し、それによって粒間腐食攻撃のリスクが増大するからであり、規格内の「技法」が用いられ、１６％の硫酸を硫酸銅と共に２０時間にわたって沸騰させた後、規格の第３０章にしたがって曲げ試験が行われた。
【００９８】
腐食試験の結果及び試験サンプルの切断
第３０．１章の腐食試験方法にしたがって、試験片の曲げ試験が行われた。曲げられた表面を目視で調べた際に、粒間攻撃を示すサンプルは存在しなかった。ＡＳＴＭ検査の後、曲げられた試験サンプルは切断、研削及びポリシングされ、ＥＤＳ、すなわちエネルギー分散分光法において光学顕微鏡で横断面が調べられた。結果は表７に示されている。
【００９９】
【表７】
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【０１００】
コメント：
サンプルＨ１００、Ｊ、Ｉ６６のように、多量のホウ素を加えた場合は明らかに、表面上に脆弱な相が形成された。当該相はほぼ確実にホウ化クロム相であり、ホウ素の量と共に増大している。脆弱な相はサンプルＨ１００には見られなかったが、それはほぼ確実に、表面の腐食によるものである。ホウ化物の量もホウ素の量と共に増大した。つまり、ホウ素を多量に加えた場合、腐食試験で攻撃されたサンプルＨ１００のように、腐食特性は減少する可能性があることを考慮すべきである。ホウ素の「ネガティブな」影響は、より厚い母材を用いること、及び／又は、拡散時間を延長することによって減少し得る。次に、母材内でホウ素を「希釈」することが可能である。Ａ３．３及びＢ２のように通常の量のホウ素の場合でも、より薄い脆弱な表面層が形成された。サンプル内のホウ素の量が少ない場合、すなわちサンプルＥ０．３の場合、ケイ素の含有量が多く、概して５重量％超である非常に厚い脆弱な表面層が形成され、当該表面層は、Ａ３．３、Ｂ２、Ｈ１００、Ｉ６６及びＪの脆弱な表面とは異なる特性を有していたことがわかった。ケイ素の「ネガティブな」影響は、より厚い母材を用いること、及び／又は、拡散時間を延長することによって減少し得る。次に、母材内でケイ素を「希釈」することが可能である。
【０１０１】
実施例５：サンプルのフィレット試験
実施例３にしたがって形成された試験サンプルから、プレートの薄片が切り取られた。当該薄片は３５ｍｍの幅を有しており、これは、塗布された表面が３５ｍｍ×３５ｍｍであることを意味している。図１のように、当該表面の上に、円形の押圧プレートが配置された。当該押圧プレートは、直径４２ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの寸法を有しており、ステンレス鋼３１６Ｌで形成されている。押圧プレートは、２つの押圧ビームを有しており、当該ビームはそれぞれ約２０ｍｍの長さである。サンプルは、約１２００℃で約１時間にわたってロウ付けされた。
【０１０２】
フィレット試験の結果は、配合物が塗布された平らな表面領域の間に形成された接合領域に発見されたロウ付け合金の量が存在したことを示しており、この平らな表面領域は、図１に見られる試験サンプルにおける押圧ビームと接触していた。図２に示したように、ロウ付け合金の量は、近似によって、２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と推定して面積を計算することによって計算された。中央部には、追加的に形成された「ロウ付け合金」は存在しないか、又は、ごく少量が存在する。２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可能であり、２つの三角形の総面積は、三角形が２つ存在するので、（ｈ）×（ｂ）で表される。この計算の問題点は、高さを計測することが困難なことにある。したがって、２つの三角形の面積を計算するために、以下の方程式を用いる：
Ａ＝（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎ  α
【０１０３】
Ａは２つの三角形の総面積であり、Ｘは形成された接合部の全幅であり、Ｂは形成された接合部の部分であって、当該部分では、接合部の中央における形成されたロウ付け合金の体積はごく小さい。各三角形の底辺は（Ｘ−Ｂ）／２である。高さは角度αを測定することによって計算される。角度αは、底辺に対する押圧ビームの正接の角度である。
【０１０４】
隙間に流れた、形成されたロウ付け合金の形成された全体積の体積を計算するために、２つのビームの長さを測定し、この長さと総面積とを乗じる。各ビームは２０ｍｍであった。
【０１０５】
２つの三角形の面積は、表８及び表９に示した、ロウ付け後の推定面積である。体積は、１つのビーム上に形成されたロウ付け合金の体積である。フィレット試験の結果が、表８及び表９及び図３に示されている。表８及び表９においてｖ及びｈは、ｖが左側のビームを、ｈが右側のビームを表している。
【０１０６】
【表８】
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【０１０７】
【表９】
2015517913.tif 000010
【０１０８】
測定された幅及び推定された面積の結果は、表８及び表９に示されており、図３のグラフでも示されている。表８及び表９によると、塗布された量は０．０６ｇ／３５００ｍｍ２から０．９６ｇ／３５００ｍｍ２であり、これは、約０．０１７ｍｇ／ｍｍ２から約０．２７４ｍｇ／ｍｍ２に相当し、実施例２で用いられた配合物の約１．３ｍｇ／ｍｍ２から約５．１ｍｇ／ｍｍ２と比較される。
【０１０９】
配合物に関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが測定された。Ｙは接合部の幅であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘは塗布された配合物の量であり、Ｌは定数である。図３を参照のこと。ロウ付け接合部の幅は、
Ｙ（Ａ３．３の幅）＝１．５５４＋９．９２２×（配合物Ａ３．３の塗布された量）
Ｙ（Ｂ２の幅）＝０．６２６＋１０．８０７×（配合物Ｂ２の塗布された量）
Ｙ（Ｃ１の幅）＝０．５３７＋８．３４２×（配合物Ｃ１の塗布された量）
Ｙ（Ｆ０の幅）＝０．６３２＋７．４５６×−（配合物Ｆ０の塗布された量）
【０１１０】
図に見られるように、配合物Ａ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３及びＦ０の内Ａ３．３で、塗布された配合物の量の関数としての、接合部内のロウ付け合金の量が最大になった。サンプルＦ０は、０．２０ｇ／３５００ｍｍ２未満で実質的な接合部を何ら形成しなかった。
【０１１１】
配合物に関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ−Ｌが測定された。Ｙは面積であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘは塗布された配合物の量であり、Ｌは定数である。図４を参照のこと。
【０１１２】
Ｙ（Ａ３．３の面積）＝４．３６１×（配合物Ａ３．３の塗布された量）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２の面積）＝３．３７２×（配合物Ｂ２の塗布された量）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１の面積）＝２．５４９×（配合物Ｃ１の塗布された量）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０の面積）＝０．５６９×（配合物Ｆ０の塗布された量）−０．０９３
【０１１３】
形成された体積に関する図４のグラフに基づく概算は、例えば０．１８ｇ／３５００ｍｍ２の量に関して、サンプルＦ０を除いて、ロウ付けされた接合部が存在「しない」ゆえに、また、サンプルＤ０．５についてはデータが少なすぎるゆえに、２つのビーム間の接合部に形成されたロウ付け合金の体積に関するサンプルの値を与えている。以下を参照のこと。
【０１１４】
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
【０１１５】
サンプルＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６及びＪ等の、ホウ素の比率が高い配合物についても試験が行われた。全ての試験サンプルは、形成されたロウ付け合金の体積に関して、配合物Ａ３．３及びＢ２と全く同様に機能した。しかしながら、ロウ付けされたサンプルの冶金学的横断面は、ホウ化物の量が比較的多かったことを示しているが、純粋なホウ素であるサンプルＨ１００に関しても、配合物が前に塗布されていた表面には、脆弱な高クロム相が発見された。硬質な相は、ほぼ確実にホウ化クロムであった。ホウ化クロムは、周囲の材料におけるクロムの含有量を減少させ、耐食性を低下させる。これは、良好な耐食性が望まれる場合には論点となる可能性があるが、非腐食性の環境では論点とはならない。ホウ素の影響を、熱処理を変更することによって、及び／又は、より多くの量のホウ素を「吸収」できるより厚い母材を用いることによって減少させることができる。１ｍｍ以上の厚さの材料では、表面におけるこの影響はさほど重大ではないであろう。なぜなら、母材の体積と比較した表面体積の比率は、１ｍｍ未満又は０．５ｍｍ未満の薄い材料の場合よりもはるかに小さいからである。より良好な耐摩耗性が所望される場合、ホウ化クロムは利点となり得る。冶金学的検査は、純粋なケイ素であるサンプルＦ０について、厚く脆弱なケイ素を含有する相が発見されたことも示しており、当該相は、検査されたサンプルにおけるいくつかの領域に関するプレートの厚さの５０％より大きい厚さを有していた。類似する相が接合部においても発見された。当該相では、プレートの厚さの３０％より大きい長さを有する亀裂が発見された。このような亀裂は、接合された製品の機械的性能を低下させ、腐食及び／又は疲労亀裂の起点となり得る。当該相の測定された平均的な硬さは、４００Ｈｖ（ビッカース）を超えていた。この脆弱な相はおそらく、ホウ化物の相に比べて、より厚い母材を用いることによって、又は、熱処理を変更することによって減少させることがはるかに難しい。それでも、より厚い母材にとって、この影響がさほど重大ではないことがあり得る。
【０１１６】
実施例６  ロウ付け接合部の引張試験
元の塗布された試験プレートが薄片にスライスされた。スライスされたサンプルの寸法は、幅が約１００ｍｍ、長さが１８０ｍｍから２００ｍｍ、厚さが０．４ｍｍであった。各薄片の塗布された面積は、１０ｍｍ×３５ｍｍ＝３５０ｍｍ２であった。塗布された領域の上に、ステンレス鋼３１６Ｌのより厚い４ｍｍの部分が配置され、当該部分は、計３５ｍｍの塗布された表面の内３０ｍｍをカバーしている。厚いプレートによって覆われていない、塗布された表面の内５ｍｍを残して、薄片の端部により厚い部分が配置された。これによって、接合部がプレートより強い場合、引張試験の際に、塗布された配合物に起因するプレート材料の強度における減少が検知されるであろう。より厚いプレートは、１０ｍｍの薄片よりも幅も大きかった。全ての試験サンプルが、約１２００℃で約１時間にわたりロウ付けされた。
【０１１７】
ロウ付けの後、厚い部分が引張試験機内に水平に取り付けられた。ロウ付けされた薄片は、垂直方向に対して９０°に確実に曲げられた。サンプルは、水平方向に動くことができるように取り付けられた。次に、サンプルに負荷が加えられ、ロウ付けされた接合部は分裂した。
【０１１８】
結果
プレートが接合部よりも強かった場合、接合部は分裂したので、結果はゼロに設定された。接合部がプレート材料よりも強いサンプルに関して、結果における差異は統計学的に有意ではなかった。結果は、塗布された量の関数として、試験が行われたサンプルで、接合部がプレートよりも強かった、又は同じ強さであったサンプルのパーセント（％）として示されており、これは、試験の際に接合部が分裂しなかったことを意味している。結果は表１０及び図５に示されている。
【０１１９】
【表１０】
2015517913.tif 000011
【０１２０】
実施例７
塗布された量とプレートの溶落ちのリスクとの関係を確立するために、新しい試験を行った。全ての試験に配合物Ｂ２を用いた。表６を参照のこと。配合物Ｂ２にバインダＳ−３０を加えた。試験が行われた試験片は円形であり、厚さが０．８ｍｍで直径が８３ｍｍであった。試験プレート内の母材は、ステンレス鋼３１６であった。全てのサンプルに関して、配合物を試験サンプルの中央に塗布した。塗布された面積は２８ｍｍ２であり、つまり、円形領域は６ｍｍの直径を有していた。全ての試験サンプルについて、塗布の前後で重さを計測した。結果は表１１に示されている。その後、試験サンプルを室温の炉内に１２時間にわたって放置した。サンプルの重量を再び計測した。
【０１２１】
全ての試験サンプルを炉内に配置し、約１時間にわたって１２１０℃でロウ付けした。ロウ付けの間、各サンプルの外側縁部のみが、固定材料と接触しており、プレートの中央底面はロウ付けの間いずれの材料とも接触しないように保たれた。プレートの中央底面を接触させないように保持する理由は、中央の材料が下側から固定材料によって支持されている場合、崩壊又は溶落ちが回避され得ることにある。
【０１２２】
０．８ｍｍのサンプルに関する、塗布された量及び溶落ち結果は、表１１にまとめられている。
【０１２３】
【表１１】
2015517913.tif 000012
【０１２４】
当該試験は、厚さ０．８ｍｍのプレートに関して、サンプル１０とサンプル１１との間で溶落ちが存在することを示している。サンプル１０では、塗布された配合物の量は２．２６４ｍｇ／ｍｍ２であり、サンプル１１では２．４９１ｍｇ／ｍｍ２である。接合するプレートの厚さが１ｍｍ未満である場合、約２．８３０ｍｇ／ｍｍ２から約３．１１４ｍｇ／ｍｍ２の範囲内の量で、プレートの溶落ちのリスクが存在する。この範囲の中央の量は、２．９７２ｍｇ／ｍｍ２である。したがって、厚さが１ｍｍ未満のプレートの場合、プレートの溶落ちを回避するために適した量は、２．９ｍｇ／ｍｍ２未満である。
【０１２５】
実施例８
実施例８では、２つの押圧伝熱板の間に、ロウ付け接合部が３つの異なる方法で形成された。伝熱板の厚さは０．４ｍｍである。
【０１２６】
第１及び第２の試験サンプルでは、ステンレス鋼３１６に近い組成を有する鉄ベースのロウが用いられた。国際公開第２００２／３８３２７号を参照のこと。当該ロウは、約１０重量％までのケイ素の量の増加と、約０．５重量％までのホウ素の量の増加と、約１０．５重量％の鉄の量の減少を有していた。第１の試験サンプルでは、ロウは線状に塗布され、第２の試験サンプルでは、ロウは表面上に均一に塗布された。いずれの場合も、ロウは押圧の後に塗布された。
【０１２７】
ロウ付けの後、試験サンプル１は、線状に塗布されたロウがロウ付け接合部に引き寄せられたことを示していた。ロウ付け接合部に流れなかったロウも存在したので、塗布された線では局所的に厚さが増大した。試験サンプル２の場合、ロウはロウ付け接合部に流れたが、一部のロウは表面上に残存し、厚さを増大させた。試験サンプル１及び２では、ロウの量は、プレート材料の約１５重量％の量に対応している。
【０１２８】
試験サンプル３では、配合物Ａ３．３が用いられた。表６を参照のこと。当該配合物は、押圧の前にプレート上に均一に塗布された。当該配合物は、試験サンプル１及び２の場合と同様の寸法を有するロウ付け接合部を形成するであろう量で塗布された。
【０１２９】
試験サンプル３には、プレート材料の約１．５重量％の重さに対応する厚さを有する層が塗布された。配合物Ａ３．３を塗布することによって、ロウ付け合金が母材から形成され、形成されたロウ付け合金はロウ付け接合部に流れた。したがって、プレートの厚さは減少した。表面上に加えられた配合物よりも多くの材料がロウ付け接合部に引き寄せられたからである。
【０１３０】
実施例９  異なるケイ素源及びホウ素源を用いた試験
実施例９で行われた試験は、代替的なホウ素源及びケイ素源を調査するためのものであった。配合物Ｂ２が、試験のための参照用に選択された。表６を参照のこと。代替的な源について、その接合部を形成する能力に関する試験が行われた。各実験に際して、代替的なホウ素源か、又は、代替的なケイ素源かが試験された。代替的な源を用いる場合、他の元素の影響はゼロであると仮定された。つまり、「測定」されたのは、代替成分中のホウ素又はケイ素の重さだけであった。表１２を参照のこと。参照用配合物Ｂ２に関しては、ケイ素とホウ素との間の重量比は、１０ｇ対２ｇで、計１２ｇであった。各配合物はＳ−３０バインダと混合され、当該配合物は、実施例１にしたがって鋼のプレート上に塗布された。全てのサンプルは、真空炉内で１２１０℃で１時間にわたってロウ付けされた。
【０１３１】
【表１２】
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【０１３２】
配合物Ｂ２に関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが測定された。Ｙは接合部の幅であり、Ｋは線Ｂ２の傾きであり、Ｘは塗布された配合物の量であり、Ｌは配合物Ｂ２の塗布されなかった量に関する定数である。図３を参照のこと。したがって、ロウ付け接合部の幅は、Ｙ＝０．６２６＋１０．８０７×（配合物Ｂ２の塗布された量）である。
【０１３３】
実施例５と同じく、表１３において、ｖは左側のビームを、ｈは右側のビームを表している。
【０１３４】
【表１３】
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【０１３５】
表１３の結果は、ホウ素の代替源としてＢ４Ｃ、ＮｉＢ及びＦｅＢを用いることが可能であることを示している。ＮｉＢを用いた場合に形成された量は、純粋なホウ素の場合よりも少なかったが、Ｎｉの合金化効果が所望される場合には、ＮｉＢを用いることも可能である。
【０１３６】
実施例１０  母材の試験
実施例１０では、多数の異なる母材について試験を行った。軟鋼及びＮｉ−Ｃｕ合金を除く全ての試験を、試験Ｙにしたがって行った。
【０１３７】
試験Ｙのために、厚さ約０．８ｍｍの２つの円形の押圧試験片が重ねて配置された。各サンプルは、押圧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、片の間に円形の隙間を形成していた。各サンプルには、配合物Ｂ２がバインダＳ−２０と共に、塗布用ブラシで塗布された。加えられた量の重さは測定されなかった。なぜなら、塗布用ブラシで塗布する場合、塗布は均一ではなかったからである。接合後のサンプルの内１つの写真が、図６に示されている。
【０１３８】
軟鋼のサンプル及びＮｉ−Ｃｕのサンプルは、同じように塗布が行われたが、軟鋼に関しては、実施例５「フィレット試験」で行われた試験にしたがって行われ、Ｎｉ−Ｃｕに関しては、２つの平らな試験片を用いた試験にしたがって行われた。Ｎｉ−Ｃｕを除くサンプルは、約１２００℃の炉内で、すなわち１２１０℃で１時間にわたって真空雰囲気炉内で「ロウ付け」された。Ｎｉ−Ｃｕサンプルは、約１１３０℃で約１時間にわたり、同じ真空炉内でロウ付けされた。「ロウ付け」の後、全ての行われた試験において接合部が片の間に形成されており、母材から形成された「ロウ付け合金」の接合部への流れも、全ての試験サンプルにおいて観察された。結果は表１４に示されている。
【０１３９】
【表１４】
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【０１４０】
表１４の結果は、サンプル１から２０のそれぞれにおいて、ロウ付け合金が配合物と母材との間に形成されたことを示している。また、結果は、各試験サンプルにおいて接合部が形成されたことも示している。
【０１４１】
これらの実施例は、ホウ素は相当量のロウ付け合金を形成するために必要であったこと、及び、接合部を充填し、接合部内に強度をもたらすことも可能であったことを示している。これらの実施例は、ホウ素が微細構造にとって必要であったことも示している。なぜなら、厚く脆弱な相は、ホウ素を含まないサンプルで発見されたからである。
【符号の説明】
【０１４２】
Ｖ、Ｈ  押圧ビーム
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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