(57)【要約】接合された部品を含む集成体を製造する方法が開示され、この方法において、ニッケル／クロムに基づくろう材が使用され、製造された集成体は、水及び水ベースの流体中におけるニッケルの低い浸出速度によって特徴づけられる。特に、熱交換器又はその他の集成体を製造する方法が開示され、この方法は、ろう付け工程、並びに、前記熱交換器又は他の集成体を処理するための、ろう付け後の状態調節工程を含む。製造された熱交換器及びその他の集成体は、これらがこの熱交換器を通過する流体中へのニッケルの低い浸出速度によって特徴づけられるため、水、飲料、又は食品のような人間が消費するための物質を加工するのに特に有益である。このような製造された集成体に有用なろう付け組成物も記述される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）間に１又はそれ以上の接合部を定める部品を並置し、
（ｂ）前記１又はそれ以上の接合部にニッケル／クロムろう材を付与し、
（ｃ）前記ろう材を融解するために、適切な条件下で前記並置された部品及び前記ろう材を加熱し、
（ｄ）前記融解したろう材を冷却して、ろう付けされた接合部を生成し、
（ｅ）その後、酸素含有雰囲気中において、ろう付けされた集成体の前記ろう付けされた接合部に接触する水又は他の流体中に浸出するニッケルの量を実質的に減少させるのに十分な時間、前記ろう付けされた部品を高温度に曝すことによって、この部品を状態調節する、
これらの工程を含む、熱交換器及び他の装置を製造する方法。
【請求項２】
前記酸素含有雰囲気は空気である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ろう付けされた部品は約１５０℃〜約６００℃の温度に曝される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ろう付けされた部品は約１５０℃〜約４００℃の温度に曝される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ニッケル及び／又はニッケル／コバルトに基づくろう材として、化学式：
ＮｉａＣｏｂＣｒｃＢｄＳｉｅＦｅｆＭｏｇＷｈＸ
によって示される組成を有するろう材が与えられ、
ここで、添え字“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”、“ｇ”、及び“ｈ”は全て重量パーセントであり、そして“ｂ”は約０〜７５であり、“ｃ”は０〜約２５であり、“ｄ”は０〜約４であり、“ｅ”は０〜約１１であり、“ｆ”は０〜約１０であり、“ｇ”は０〜約５であり、“ｈ”は０〜約５であり、“Ｘ”は約１重量パーセントまで存在できる不純物を含む他の元素を示し、そして“ａ”は合計量の１００重量パーセントまでの残部である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
２又はそれ以上の金属部品を接合する方法であって、この方法は、
（ａ）前記部品の間にろう材を設置して集成体を形成し、前記ろう材は前記部品の融解温度未満の融解温度を有しており、
（ｂ）前記集成体を少なくとも前記ろう材の融解温度まで加熱し、
（ｃ）前記集成体を冷却し、そして
（ｄ）その後、ろう付けされた集成体の前記ろう付けされた接合部に接触する水又は他の流体中に浸出するニッケルの量を実質的に減少させるのに十分な時間、前記ろう付けされた部品及び前記接合部を、酸素含有雰囲気中において、高温度、好ましくは約１５０℃〜約６００℃の温度に曝すことによって、前記ろう付けされた部品及び接合部を状態調節する、
これらの工程を含む。
【請求項７】
前記酸素含有雰囲気は空気である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ろう付けされた部品は約１５０℃〜約６００℃の温度に曝される、請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は一般的にろう付けされた金属部材を含む集成体の製造方法に関し、ここで、製造された集成体は、前記ろう付けされた金属部材に接触する流体中へのニッケルの低い浸出（ｌｅａｃｈｉｎｇ）速度によって特徴づけられる。
【０００２】
本発明は特に、熱交換器のようなろう付けされた金属部材を含む集成体を製造する方法に関し、ここで、製造された集成体は後にその中を通る流体中へのニッケルの低い浸出速度によって特徴付けられる。減少したニッケル浸出速度を与えるこれらの方法は種々の製造された集成体の製品に特に有益である。これらの方法は、熱交換器、水処理装置を含む食品加工装置、及び処理流体中への低い浸出速度が望まれる他の装置の製造に特に有利である。
【０００３】
【発明の背景】
ろう付けは、多くの場合、互いに異なる組成の部品を接合する方法である。一般的に、一体に接合される部品の融点よりも低い融点を有するろう材（ｂｒａｚｉｎｇ ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ）が、集成体を形成する部品の間に置かれる。次いで、前記ろう付けされる部品とろう材とから成る集成体は、ろう材を融解するには十分な温度であるが、しかし前記部品の融点よりは一般的に低い温度まで加熱される。冷却されると直ちに、理想的に強固な隙間のない接合が形成される。
【０００４】
ろう付けは種々の集成体の製造に広く使用されており、これらの集成体はそれ自体が使用又は販売できる完成品であってもよく、又はこれらの集成体はこれらの完成品の構成部品であってもよい。ろう付けの方法によって製造される製品の部類としては、熱交換器及び食品加工装置がある。これらは多種多様の形状を示す。例えば、“シェル及び管”型の熱交換器、“プレート／プレート”型の熱交換器、及び“プレート／フィン”型の熱交換器が最も一般的に知られている。第一の形状として、一般に“シェル”と呼ばれる大きな直径のハウジングは１又はそれ以上の小さな直径のチューブ又はパイプを包含する。この形状に従って、第一の流体（即ち、液体、ガス）は前記シェルを通過し、そして前記チューブの外側の周囲を通過し、その間、同時に第二の流体（液体、ガス）は前記チューブの内部を通過する。第一及び第二の流体間に物理的接触は許容されないが、伝熱が前記チューブの側壁を越えて生じる。“プレート／プレート”型及び“プレート／フィン”型の熱交換器において、再度、部材、即ち、１又はそれ以上のプレートは、第一流体を第二流体から分離し、その間に伝熱が前記プレートを超えて生じる。これらのタイプの熱交換器（他の集成体も同様に）において、金属は、その高強度と良好な伝熱特性に基づいて、最も一般的に使用される。一般に、これらのタイプの熱交換器を製作するのに使用される個々の部品はろう付けによって接合される。従って、接合部は、高強度を示し、そして前記流体の一つ又は両方と接触することにより生じる有害な結果に耐えることが、絶対に必要である。
【０００５】
熱交換器が有用性を見出す一つの使用分野は、人間の食物摂取及び消費のために最終的に使用される物質加工の分野である。これらの分野は、食品の他に、水、飲料、ジュース、等の流体を含む。このような用途に用いられる熱交換器の構造材料は極めて重要であって、これらは伝熱に関して優れた動作特性を与えることが必要であるばかりでなく、同時にこれらの材料は処理される流体に適合する必要がある。特に重要なことは、熱交換器の製造に使用される構造材料の元素又は分子の成分を流体中に浸出させないことである。浸出が生じる場合、このような物質の不所望の浸出を最小限に抑えることが絶対に必要である。しばしば、地方自治体又は監督機関は、通過する流体中に単位容積（リットル又はガロン）当り浸出が許容される金属イオンのような物質の最高値を規定している。理想的には、ろう材を含む構造材料は、適合するか、又は好ましくはこのような政府の規制を超えないように最適化される。
【０００６】
この不所望の技術的影響を最小限に抑えるために、熱交換器用の構造材料、特に食品用に使用される構造材料は極めて注意深く選定する必要がある。ステンレス鋼は、流体又はガス中への低い浸出速度を含む優れた特性を示し、そして一般的に良好な耐食性を示すため、極めて広く使用されている。しかしながら、ろう付けの製造工程を高温で実施すると、ステンレス鋼の浸出に悪影響を与える可能性がある。以前から、元素銅が、流体、特に水中へのニッケルの低い浸出を特徴とするろう材として、使用された。しかしながら、部材が、銅ベースのろう材を用いてろう付けされた熱交換器の耐食性は不良である。一般的に、これらの熱交換器は、頻繁な交換が必要であり、従って、新規な熱交換器に関するコストばかりでなく、労働力及びこのように壊れた熱交換器のためのコストが発生する。耐食性を改善するために、主にニッケル及びクロム（“Ｎｉ／Ｃｒ”）に基づく組成を有するろう材を、このような集成体に用いられるステンレス鋼の部品を接合するために使用できることが、最近判明した。残念ながら、このようなＮｉ／Ｃｒベースのろう材を用いた場合、しばしば、多量のニッケルが、これらの集成体を通過する水又は他の流体中に不所望に浸出することも判明した。このようなＮｉ／Ｃｒベースのろう材は、ニッケルをかなりの割合で含有するため、これらは流体中に浸出する不所望のニッケル源であると思われる。従って、このようなＮｉ／Ｃｒベースのろう材は、これらが究極的には人間の食物摂取又は消費のために使用されるような場合のように、流体中に浸出するニッケルの量が問題である用途から通常は回避される。更に、一部の国の政府の規制により、流体中に浸出するニッケル量が厳密に制限されている。従って、本発明の目的は、これらの技術的要求の一つ又はそれ以上に対して存在する。
【０００７】
【発明の要約】
第１の態様において、本発明は、ステンレス鋼製の部品を含む集成体であって、特にニッケル／クロムに基づくろう材を用いて接合された部品を含む集成体を製造する方法を提供し、ここで、前記製造された集成体は、ニッケルの低い浸出速度によって特徴づけられる。
【０００８】
第２の態様において、本発明は、熱交換器又はその他の製造された集成体を製造する方法に関し、この方法はろう付け工程、並びに、前記熱交換器を処理するための、ろう付け後の状態調節工程を含む。前記製造された熱交換器は、前記熱交換器を通過する流体中へのニッケルの減少した浸出速度によって特徴づけられる。
【０００９】
本発明の第３の態様において、ニッケル／クロムに基づくろう材を用いて接合された部品を含む製造された集成体が提供され、ここで、前記集成体は、減少したニッケルの浸出速度によって特徴づけられる。
【００１０】
本発明の別の態様及び特徴は、以下の記述から更に明確になるであろう。
【００１１】
【詳細な記述及び好ましい態様】
上述したように、本発明は、ろう付けされた金属部材を含む集成体の製造方法を提供し、ここで、前記製造された集成体は、前記製造された集成体中におけるニッケルの低い浸出速度によって特徴づけられる。
【００１２】
この技術分野で理解されているように、ろう付け法においては、ろう材は互いにろう付けされた金属部品の使用に十分適合できる高い融点を有することが必要である。しかしながら、この融点はろう付け操作を困難にするほど高くてはならない。更に、ろう材はろう付けされる物質に対して、化学的及び冶金的に、適合する必要がある。
【００１３】
本発明に従う方法及び集成体に特に有用なニッケル／クロムに基づくろう材は、限定はされないが、粉末、箔、リボン、ワイヤを含む種々の形状に、公知の技術に基づいて形成される金属合金である。粉末形状に合金を形成するために一般に使用される方法としては、ガス又は水の霧化、及び機械的微粉砕がある。本発明の合金は、最も好ましくは、急速凝固法によって、延性の箔、リボン、又はワイヤに形成される。高い冷却速度は公知であって、一般的に使用されているが、このような急速凝固法においては、溶解された物質の溶融液は、少なくとも約１０３℃／秒の速度で溶融液を急冷することによって凝固する。今日利用できる種々の急速凝固法の内で、最も好ましい方法は、溶融合金が鋳造される急速回転冷却ホイールを採用する。このような方法自体は公知である。
【００１４】
好ましくは、本発明で使用されるニッケル／クロムに基づくろう材は、取扱いが容易な延性箔の形状である。延性箔の形状の場合、ニッケル／クロムに基づくろう材は、複数の集成体を組み立てるのに使用される金属部品の外形に適合させるために、複雑な形に成形されてもよい。この複雑な形の成形は、延性箔を折り曲げるか、又は打ち抜くことにより実施できる。更に好ましくは、前記ろう付け箔は、その組成が実質的に均一なろう付け箔であり、即ち、これは、隙間が生じる可能性を与えるか、又はろう付けを通じて汚染残留物が堆積する可能性を与える有機結合剤のような結合剤を含有しない。
【００１５】
前記合金の均質溶融液から製造された急速凝固生成物は、一般に固体状態において均質である。この生成物は、合金の組成及び処理のパラメーターに依存してガラス状又は結晶性であってもよい。また、少なくとも５０％がガラス状の生成物は、十分な延性を示すため、箔、リボン、及びワイヤの形状の合金は、破壊することなく、それらの厚さの１０倍も小さい針まで折り曲げられる。好ましくは、本発明のニッケル／クロムに基づくろう材は、少なくとも約１０５℃／秒の急冷速度で金属合金の溶融液を急速に凝固させることによって生成する金属合金である。このような急冷速度によって、少なくとも約５０％がガラス状であり、その結果、十分に延性となって、合金を複雑な形状に打ち抜くことが可能になるような合金が、製造される。実質的にガラス状の合金は最高の延性度を示すため、更に好ましくは、本発明の合金は少なくとも約８０％がガラス状であり、そして最も好ましくは、実質的にガラス状（即ち、少なくとも９０％がガラス状）である。
【００１６】
本発明に有用な合金は本発明の方法のろう材として特に好適する。最も好ましくは、この合金は箔の形状で製造され、そしてこの箔がガラス状であるか、又は微結晶であるかを問わずに、有用である。本発明の箔は、典型的に厚さが約０．０００７インチ〜約０．００４インチ（約１８〜１００マイクロメートル）である。多くの場合、この箔の厚さはろう付けされる部品間の所望の隙間に相当する。
【００１７】
本発明のろう材は、金属部品、特にステンレス鋼部品を接合するのに有効である。ステンレス鋼は、ジュース又はその他の飲料のような食品を含む流体、最終的には人間が消費する水、を含む流体を処理するのに最も頻繁に使用される。このようなステンレス鋼の模範的な銘柄としては、ＵＮＳ分類に従う鋼Ｓ３１６０３の他に、タイプ３１６Ｌステンレス鋼があり、これは約０．０３重量％の炭素、２．００重量％のマンガン、１．０重量％のケイ素、１６〜１８重量％のクロム、１０〜１４重量％のニッケル、２〜３重量％のモリブデン、０．１重量％の窒素、及び１００重量％までの残部としての鉄を典型的に含有する。もちろん、その他の物質も使用可能であって、減少したニッケル浸出速度の恩恵を受けられる。限定はされないが、例えば、他の等級のステンレス鋼、並びにニッケル又はクロムを含むその他の耐食性合金が挙げられる。
【００１８】
本発明に有用であるニッケル／クロムに基づくろう材は、一般にステンレス鋼部品のろう付けに使用される周知のＮｉ及びＮｉ／Ｃｒベースの合金を包含すると考えられるが、本発明に従う方法及び製造された製品においてニッケル／クロムに基づくろう材として特に有用である組成物は、化学式：
ＮｉａＣｏｂＣｒｃＢｄＳｉｅＦｅｆＭｏｇＷｈＸ
によって表示できる金属合金組成物を含み、
ここで、添え字“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”、“ｇ”、及び“ｈ”は全て重量パーセントであり、そして“ｂ”は約０〜７５であり、“ｃ”は０〜約２５であり、“ｄ”は０〜約４であり、“ｅ”は０〜約１１であり、“ｆ”は０〜約１０であり、“ｇ”は０〜約５であり、“ｈ”は０〜約５であり、“Ｘ”は約１重量パーセントまで存在できる不純物を含む他の元素を示し、そして“ａ”は合計量の１００重量パーセントまでの残部である。好ましくは、これらのニッケル／クロムに基づくろう材は、実質的に上述した成分から構成される。用語の“ニッケル／クロムに基づくろう材”は、クロムが存在しない合金を包含するが、クロムが典型的に存在する場合、この用語の使用が維持される。
【００１９】
好ましくは、ニッケル／クロムに基づくろう材は、少なくとも５０パーセントのガラス状構造物、より好ましくは少なくとも７５パーセントのガラス状構造物、そして最も好ましくは少なくとも９０パーセントのガラス状構造物を有する準安定の構造状態にある合金に基づく。また、このような合金は、しばしばこの技術分野において、“非晶質金属合金”と呼ばれる。ろう材として使用可能な合金に基づくニッケル／クロムベースのろう材であって、現在商業的に入手可能なろう材の別の例としては、ＡＮＳＩ分類のＡ５．８（米国溶接協会による）に従ってろう材として呼ばれる、ＢＮｉ‐１、ＢＮｉ‐１ａ、ＢＮｉ‐２、ＢＮｉ‐５、ＢＮｉ‐７、ＢＮｉ‐９、ＢＮｉ‐１０、ＢＮｉ‐１１、及びＢＣｏ‐１、並びにそれぞれのサブカテゴリーがある。上述した化学組成を有するニッケル／クロムベースのろう材として有用な好ましいＮｉ及びＮｉ／Ｃｒベースの合金であって、現在商業的に入手可能な合金の例としては、前記ＡＮＳＩのＡ５．８分類に従うＢＮｉ‐２、ＢＮｉ‐５ａ、及びＢＮｉ‐５ｂがある。好ましくは、本発明で使用されるニッケル／クロムに基づくろう材は、取扱いが容易な延性箔の形状であって、必要な場合には、外形に適合するように成形されるか、又は必要とされる複雑な形に成形される。更に好ましくは、前記ニッケル／クロムに基づくろう材は、その組成が実質的に均一なろう付け箔であり、即ち、その組成は、隙間を形成する可能性を与えるか、又はろう付けを通じて汚染残留物を堆積する可能性を与える有機結合剤のような結合剤を含有しない。
【００２０】
本発明の好ましい態様では、人間の食物摂取及び消費に適した物質を加工するのに最終的に使用される熱交換器又はその他の装置を製造する方法が提供され、この方法はろう付け工程、並びに、前記熱交換器又は他の装置を処理するための、ろう付け後の状態調節工程を含む。これらの製造された熱交換器及び他の装置は、これらを通過する流体中へのニッケルの減少した浸出速度によって特徴づけられる。
【００２１】
この方法に基づいて、熱交換器又は他の装置を製造する方法が提供され、この方法は、
（ａ）間に１又はそれ以上の接合部（ｊｏｉｎｔｓ）を定める部品（ｐａｒｔｓ）を並置し、
（ｂ）前記１又はそれ以上の接合部にニッケル／クロムろう材を付与し、
（ｃ）前記ろう材を融解するために、適切な条件下で前記並置された部品及び前記ろう材を加熱し、
（ｄ）前記融解したろう材を冷却して、ろう付けされた接合部を生成し、
（ｅ）その後、酸素含有雰囲気中において、ろう付けされた集成体の前記ろう付けされた接合部に接触する水又は他の流体中に浸出するニッケルの量を実質的に減少させるのに十分な時間、前記ろう付けされた部品を、高温度、好ましくは約１５０℃〜約６００℃、更に好ましくは約１５０℃〜約４００℃の温度に曝すことによって、この部品を状態調節する、工程を含む。
【００２２】
上述の方法の好ましい態様では、前記ニッケル／クロムに基づくろう材（この場合、コバルトが存在してもよい）として、化学式：
ＮｉａＣｏｂＣｒｃＢｄＳｉｅＦｅｆＭｏｇＷｈＸ
によって示される組成を有するろう材が与えられ、
ここで、添え字“ａ”、“ｂ”、“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”、“ｇ”、及び“ｈ”は全て重量パーセントであり、そして“ｂ”は約０〜７５であり、“ｃ”は０〜約２５であり、“ｄ”は０〜約４であり、“ｅ”は０〜約１１であり、“ｆ”は０〜約１０であり、“ｇ”は０〜約５であり、“ｈ”は０〜約５であり、“Ｘ”は約１重量パーセントまで存在できる不純物を含む他の元素を示し、そして“ａ”は合計量の１００重量パーセントまでの残部である。
【００２３】
好ましくは、上述の方法において、部品をろう付けするための並置部品の加熱は、アルゴン又は窒素のような保護ガスの存在下において密閉炉中で実施される。また、加熱は真空条件下で密閉炉中において実施されてもよく、ある場合には、好ましい。これらのろう付け条件は、ホウ素、ケイ素、及びリンのような酸素活性元素を含有するＮｉ／Ｃｒベースのろう材を使用する場合、高い接合強度と保全性を達成するために、産業界で典型的に使用される。ろう付けサイクルの前記加熱段階を通じて、真空条件の下で、又は保護雰囲気の下で存在する部品及び接合表面は、不十分な薄い酸化クロム層のみを確保する。しかしながら、このような酸化クロム層は、ニッケルが、ろう付けされた接合部から集成体を通過する流体中に浸出することを防御するのに全く不足することが判明した。本発明者は、ろう付け後の工程によって、前記従来技術の欠陥を克服した。このろう付け後の工程において、熱交換器又は他の装置のような集成体は、集成体のろう付けされた部品及び接合部上に主に酸化クロムから構成されると考えられる表面酸化層を良好に蓄積するために、空気のような酸素含有雰囲気中において、高温で十分な時間、維持される。このろう付け後の状態調節工程に関して、ろう付けされた集成体は、酸素含有雰囲気、好ましくは空気の下で、約１５０℃〜約６００℃の温度で、集成体のろう付けされた接合部を十分に酸化するのに十分な時間、曝される。最適の処理条件は、処理される集成体のタイプと大きさに依存することは理解されるが、特定の集成体に最適の処理条件は、高温に曝すための時間と温度を変化させることのような、定期的な実験によって決定できる。驚くべきことに、本発明者は、ろう付けされた集成体を酸素含有雰囲気中に低温、好ましくは約１５０℃〜４００℃に曝すと、良好な結果が一般的に期待されることを発見した。これは、高温によって、効率が増大し、そして、ろう付けされた接合部を高温に曝す時間が短縮されるであろうという標準的な予想に違反していた。
【００２４】
本発明の方法に従って製造された集成体、特に熱交換器は、その中を通過する水性流体中へのニッケルの減少した浸出速度によって特徴付けられる。ろう付け後の状態調節工程を実施することによって得られるニッケル浸出の減少に関しては、この減少の程度は変化する可能性があることを理解すべきである。特に水のような液体中へのニッケルの浸出の減少は、本発明の範囲内にあると考えられることを理解すべきであるが、およそ少なくとも５０％、好ましくは少なくとも約７０％の減少が、そして最も好ましくは少なくとも約８５％の減少が達成される。このような百分率は、同じように製造された２つの同一熱交換器（又は他に製造された集成体）の同じ試験条件下でのニッケル浸出速度の比較に基づくものであるが、２つの内の１つだけは本発明のろう付け後の状態調節工程を含む方法で製造される。
【００２５】
本発明者は、ろう付け後の状態調節工程が今日まで技術者を悩ませてきた多くの技術的問題を克服したことを意外にも見出した。特に、本発明に従う熱交換器及び他の集成体は、驚いたことに、ろう付け後の状態調節工程が除外されている同様の熱交換器と比較して、実質的に減少した量のニッケルを水性流体中に溶出（“浸出”）する。これは、本発明で示されるろう材が典型的にその組成中にかなりの量のニッケルを含有し、従ってニッケルの著しい浸出が予想されるという事実から、驚くべきことである。しかしながら、ろう付け後の状態調節工程は、実質的にこの効果を低減させることが判明した。本発明より以前には、銅ろう材が使用されたろう付け接合部を含むステンレス鋼熱交換器のニッケル浸出速度に匹敵するニッケル浸出速度を有するタイプのニッケル／クロムに基づく合金を用いて、ステンレス鋼熱交換器を得ることは、ほとんど不可能であった。
【００２６】
更に、本発明の方法に従って製造された熱交換器及び他の集成体は、極めて増大した耐食性を示すと考えられ、その結果、集成体の実質的に長い予想有効寿命が与えられる。長い有効寿命が故障の危険性を低減させ、またこのような熱交換器及び他の集成体の予想される交換又は維持管理を低減させるため、増大した耐食性は極めて有益である。
【００２７】
本発明の方法に従って製造される熱交換器及び他の集成体の大きな用途の分野は、飲料水又は他の飲料の冷却を含む。もちろん、本発明の方法は、食料及び飲料の加工に関連する技術分野並びにこの技術分野以外の分野に有益な他の装置又は製品の製造に使用できる。
【００２８】
もちろん、本発明の有用性は、熱交換器の製造に限定されるばかりでなく、２又はそれ以上のろう付けされた金属部品から浸出できるニッケルの量を低減することが望まれるような用途にも使用を見出せることが理解できるであろう。
【００２９】
更に、一般的には、本発明は２又はそれ以上の金属部品、特に２又はそれ以上のステンレス鋼部品を接合する方法に関し、この方法は、
（ａ）前記部品の間にろう材を設置して集成体を形成し、前記ろう材は前記部品の融解温度未満の融解温度を有しており、
（ｂ）前記集成体を少なくとも前記ろう材の融解温度まで加熱し、
（ｃ）前記集成体を冷却し、そして
（ｄ）その後、ろう付けされた集成体の前記ろう付けされた接合部に接触する水又は他の流体中に浸出するニッケルの量を実質的に減少させるのに十分な時間、前記ろう付けされた部品を、酸素含有雰囲気中において、高温度、好ましくは約１５０℃〜６００℃の温度、更に好ましくは約１５０℃〜４００℃の温度に曝すことによって、前記ろう付けされた部品及び接合部を状態調節する、工程を含む。
【００３０】
【実施例】
３１６Ｌステンレス鋼プレートから造られた３種類の工業用プレート／プレート熱交換器を業界から入手した。第１の熱交換器（＃１）を比較例として使用し、そしてこれは銅ろう材を用いてろう付けされたタイプ３１６Ｌステンレス鋼のプレートから構成された。更に、本発明を実証するために使用された４種類の熱交換器（＃２〜＃５）は、しかしながら、ＢＮｉ‐５ｂニッケルに基づく非晶質ろう材を用いてろう付けされた同一のタイプ３１６Ｌステンレス鋼のプレートから構成された。ＡＷＳ分類に従えば、前記ＢＮｉ‐５ｂろう材は、１００％までのＮｉ残部、１５％のクロム、７．２５％のケイ素、及び約１．４０％のホウ素（約１％以下の不純物を有する）から成る組成（重量％）を有する。３種類の熱交換器の全てを真空炉中において、以下の条件で、即ち、＃１を約１１１０℃で約３０分間、＃２〜＃５を約１１８０℃で６０分間、ろう付けした。前記ろう材を用いてろう付けするための適切な条件を提供するために、このような条件を必要とした。
【００３１】
“ろう付けされただけの”（ａｓ‐ｂｒａｚｅｄ）熱交換器中へのニッケル浸出の最初の試験を以下の実施要綱に従って実施した。
【００３２】
前記ろう付けされただけの各熱交換器の２つの区画室のそれぞれを、多量の水道水で洗浄し、次いで前記２つの区画室を水道水で満たした。この水で満たされた熱交換器を室温で７２時間、静止（“停滞”）させた。この停滞の後、水のサンプルを各区画室から取り出した。これらのサンプルを、水サンプル中に浸出したニッケルの濃度を測定するために、誘導結合プラズマ分光測定法を用いて分析した。この分析のために、標準的分析機器のＯｐｔｉｍａ ３３００ ＤＶを使用した。この分析機器は、水溶液中のニッケル量を測定する場合、±０．００２ｐｐｍの精度を有する。添付の表に示されたこれらの試験結果から明らかなように、銅でろう付けされた熱交換器＃１は、ＮｉベースのＢＮｉ‐５ｂろう材でろう付けされた前記ろう付けされただけの熱交換器＃２〜＃５よりも低いニッケル濃度を示す。しかしながら、これは、ＢＮｉ‐５ｂニッケルに基づく非晶質ろう材の大部分がニッケルであるため、驚くにはあたらない。
【００３３】
ニッケルの浸出を実質的に減らすために、＃２及び＃３の熱交換器を更に処理し、そして上述したろう付け後の処理工程を実施した。熱交換器の＃２及び＃３を別のろう付け後の工程に送り、ここで、空気雰囲気中において４００℃（実験例＃１）又は５００℃（実験例＃２）の温度で１時間、加熱した。このろう付け後の処理工程の後のこれらの熱交換器の外観は、これらが、数百オングストロームの厚さ有すると考えられるＣｒ２Ｏ３から大部分が構成される保護酸化物層で被覆されるにつれて、光沢のある金属色からわずかに茶色ががった色に変化した。この状態調節の温度はろう付け温度よりもずっと低く、そして生成した酸化物層は比較的薄いため、機械的特性の劣化は生じなかった。
【００３４】
このように処理された熱交換器＃２及び＃３、並びに銅ろう付けされた熱交換器＃１を上述のように再度洗浄し、そして上述した方法で７２時間、水に再度曝した。再度、上述の実施要綱に従って、これらのサンプルを７２時間後に前記停滞水から取り出して、ニッケルの濃度を分析した。この結果を表に示す。驚いたことには、実験例＃２の熱交換器は、停滞水中に浸出したニッケル量の極めて著しい低下を示した。また、実験例＃３の熱交換器の結果も浸出したニッケルの低下を示したが、その低下の程度は実験例＃２よりも小さかった。続いて、熱交換器＃２に対し追加の焼鈍処理を空気雰囲気中で更に２〜５時間実施して、この熱交換器（実験例＃２）の合計焼鈍時間を８時間にした。この熱交換器のそれぞれの追加の焼鈍の後に、水試験及び分析を、上述の実施要綱に従って実施し、その結果、ろう付け後の処理のそれぞれ２時間、５時間及び８時間後の浸出したニッケル濃度が与えられた。分析の結果を集計し、表に示す。
【００３５】
また、熱交換器＃４及び＃５に対し、上述の＃２及び＃３に関して述べた別のろう付け後の処理を実施し、これによりこれらの熱交換器は、空気雰囲気中において４５０℃（実験例＃４）又は３５０℃（実験例＃５）の最初の熱処理温度まで、それぞれ４時間又は１０時間、加熱された。再び、このろう付け後の処理工程の後のこれらの熱交換器の外観は、これらが、数百オングストロームの厚さ有すると考えられるＣｒ２Ｏ３から大部分が構成される保護酸化物層で被覆されるにつれて、光沢のある金属色からわずかに茶色ががった色に変化した。この状態調節の温度はろう付け温度よりもずっと低く、そして生成した酸化物層は比較的薄いため、機械的特性の劣化は生じなかった。
【００３６】
このように処理された熱交換器＃４及び＃５を上述のように洗浄し、そして上述した方法で７２時間、水に再度曝した。再度、上述の実施要綱に従って、これらのサンプルを７２時間後に前記停滞水から取り出して、ニッケルの濃度を分析した。この結果を表に示す。再度、両方の熱交換器に対し追加の焼鈍処理を空気雰囲気中で更に１０時間、４５０℃で実施して、熱交換器＃４の合計のろう付け後の焼鈍時間を１４時間にし、一方、熱交換器＃５の合計のろう付け後の焼鈍時間を２０時間にした。この熱交換器のそれぞれの追加の焼鈍の後に、水試験及び分析を、上述の実施要綱に従って実施し、その結果、ろう付け後の処理の種々の時間間隔における浸出したニッケル濃度が与えられた。分析の結果を集計し、以下の表に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表に示すデータが示すように、本発明に従うろう付け後の状態調節は、銅でろう付けされた熱交換器に匹敵する効果を有するＢＮｉ‐５ｂニッケル含有ろう材でろう付けされた工業用熱交換器のニッケル浸出に対する抵抗性を極めて大きく改善し、４００℃で状態調節すると、５００℃で実施された状態調節よりもニッケル浸出に対する抵抗性を向上させることが判明した。
【００３９】
本発明の好ましい態様に基づいて記述したが、この記述は例示のためであり、何ら本発明を限定するものでなく、そして当業者に明らかな種々の修正と変更を本発明の範囲と精神から逸脱することなく実施できることが理解されるであろう。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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