KR101301067B1 - 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료 - Google Patents

철-베이스 내열 내식 브레이징 재료 Download PDF

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Abstract

각종 스테인리스강, 특히 페라이트계 스테인리스강 기재 부품을 브레이징할 때에, 실용적인 온도(1120℃ 이하)에서 브레이징할 수 있고, 기재에 대한 젖음성이 양호하여, 기재의 조직이 조대화되지 않고, 황산이나 질산에 대한 내식성이 뛰어나고, 높은 강도가 얻어지며, 저코스트인 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료를 제공한다. Fe가 30 내지 75 중량%, Ni가 35 중량％ 이하, Cr가 5 내지 20 중량％로 Ni+Cr의 합계가 15 내지 50 중량%, 및 Si가 7 중량％ 이하, P가 4 내지 10 중량％로 Si+P의 합계가 9 내지 13 중량％로 함유됨을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료, 더욱 바람직하게는, Mo가 0.5 내지 5 중량%, 또는/및 Cu가 0.3 내지 5 중량％로 Mo+Cu의 합계가 1 내지 7 중량％로 함유됨을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료가 제공된다.

Description

철-베이스 내열 내식 브레이징 재료{IRON-BASE HEAT- AND CORROSION-RESISTANT BRAZING FILLER METALS}
본 발명은 철-베이스 브레이징 재료 합금 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 EGR(배기가스 재순환) 쿨러 등 각종 열교환기 제조시 각종 스테인리스강(특히 페라이트계) 기재 부품 등의 브레이징에 사용되는 내열성, 내식성이 뛰어나고, 스테인리스강 기재에 대한 젖음성이 양호하며, 고강도이면서 저코스트의 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료에 관한 것이다.
본 발명자들이 이미 제시한 하기 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 Ni-Cr-P-Si계 브레이징 재료가 EGR 쿨러 등 각종 열교환기를 제조할 때의 스테인리스강 부품의 브레이징용으로 널리 사용되고 있다.
그러나, 최근, 부품기재에 사용되는 스테인리스강의 종류가 오스테나이트계에서 페라이트계로 이행되고 있는 상황에서, 상기 특허의 Ni-Cr-P-Si계 브레이징 재료는 페라이트계 스테인리스강 기재에 사용하였을 경우, 브레이징 후의 기재의 조직(결정립)이 조대화(粗大化)되어 브레이징 부품의 강도가 저하된다는 문제가 일부 확인되었다. 이 조직 조대화의 원인은 Ni 브레이징 재료에 포함되는 Cr 량에 있는데, Cr은 20 중량% 미만으로 억제할 필요가 있음이 판명되었다.
또, 최근의 Ni 금속 코스트나 Cr 금속 코스트의 폭등에 의해, Ni 브레이징 재료의 코스트가 상승하고, 특히 Ni 양을 저감시킨 저코스트의 브레이징 재료가 요구고 있다. 코스트가 낮은 Fe를 베이스로 한 열교환기용 철-베이스 브레이징 재료가 하기 특허문헌 3이나 특허문헌 4에 개시되어 있지만, 특허문헌 3의 실시예에 나타낸 조성 중에서 용융온도가 높고, 강도가 낮다는 등 실용적이지 않다는 것을 알 수 있다. 특허문헌 4에는 실시예가 없으므로 실증할 수 없지만, Cr을 20 중량% 이상 포함하기 때문에 페라이트계 스테인리스강 기재에 브레이징하였을 경우, 기재의 조직(결정립)이 조대화되어, 브레이징 부품강도가 저하되는 경우가 있는 것으로 예측되었다.
일본특허 제3168158호 일본특허 제3354922호 일본 공개특허공보 2004-512964호 일본 공개특허공보 2008-12592호.
본 발명은 상기 문제점에 착안하여, 각종 스테인리스강, 특히 페라이트계 스테인리스강 기재 부품을 브레이징할 때에, 실용적인 온도(1120℃ 이하)에서 브레이징할 수 있고, 기재에 대한 젖음성이 양호해서, 기재의 조직이 조대화되지 않으며, 황산이나 질산에 대한 내식성이 뛰어나고, 높은 강도가 얻어지며, 게다가 저코스트인 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서, 상기 특허문헌 2에 개시된 Ni-Cr-P-Si 조성의 Ni 브레이징 재료의 성분에 대해서, 새로운 각 성분의 유효한 범위를 재검토하고, 추가로 특성을 개선하는 유효한 주성분 및 첨가 성분을 찾아냄으로써 개량을 가하여, 특성이 보다 양호한 브레이징 재료조성을 구축하는 것에 의해 과제를 해결할 수 있다고 생각하고, 예의 검토를 계속해 왔다.
그 결과, 철-베이스 브레이징 재료 합금에 있어서도 Cr량을 20 중량% 이하로 억제하는 것에 의해 페라이트계 스테인리스 기재에 브레이징하였을 때의 기재조직(결정립)의 조대화가 없어지고, Fe를 주성분으로 하고, 고가의 Ni를 유효량까지 저감시킴으로써 저코스트화를 도모할 수 있고, 또한, 브레이징 재료 합금의 강도가 상승하는 것을 발견하였다. 즉, 종래의 Ni 브레이징 재료의 범주를 벗어나서, Fe-Cr-Ni를 주성분으로 하여 새롭게 브레이징 재료 합금을 구축하는 것으로 한 것으로, 추가로 합금의 용융온도를 브레이징 재료로서 사용할 수 있는 온도까지 저하시키기 위한 Si량, P량 및 Si+P 합계량의 범위를 찾아내고, 거기에다, Mo 및 Cu를 첨가하는 것에 의해 내식성이 더욱 향상되는 것을 발견한 것이다.
즉, 본 발명은 Fe가 30 내지 75중량%, Ni가 35중량%　이하, Cr가 5 내지 20중량%, Ni+Cr의 합계가 15 내지 50중량%, Si가 7중량%　이하, P가 4 내지 10중량%, Si+P의 합계가 9 내지 13중량%, Cu가 0.3 내지 5 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료이다. 바람직하게는, Mo를 0.5 내지 5중량%, Mo+Cu의 합계를 1 내지 7% 함유하는 것을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료이다. 또한 상기 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료에 있어서, 브레이징 재료로서의 특성에 영향을 미치게 하지 않는 기타 성분으로서 Mn, W, Co, Nb, V 및 Ta로부터 선택된 1종 혹은 2종 이상의 합계가 0.01 내지 5중량% 및/또는, Al, Ca, Ti, Zr, Hf의 적어도 1종이 0.001 내지 1중량% 및/또는, C, B의 적어도 1종이 0.001 내지 0.2중량%의 양으로 함유되는 것을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료이다.
본 발명의 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료는 이하의 특징을 가지고 있으므로, EGR 쿨러 등 각종 열교환기 등에 대한 적용에 있어서, 효과를 발휘한다.
(1) 액상선 온도가 1100℃ 이하이기 때문에, 실용적인 온도(1120℃ 이하)에서 브레이징할 수 있다.
(2) 고상선 온도가 1000℃ 이상이기 때문에, 내열성이 양호하다.
(3) 브레이징 재료 합금 자체의 강도가 높다.
(4) 각종 스테인리스강에 대한 젖음 확산성이 양호하다.
(5) 황산, 질산 중에서의 내식성이 우수하다.
(6) 페라이트계 스테인리스강에 대해서도 브레이징 후의 기재조직(결정립)은 조대화되지 않고, 높은 강도가 수득된다.
본 발명에 있어서 각 성분 범위를 상기와 같이 한정한 이유를 이하에 기술한다.
본 발명의 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료는 기본적으로 Fe-Cr-Ni의 고용체와 이들 원소와 Si 및 P의 금속간 화합물의 공정반응에 의해 용융온도를 저하시키고, 구성성분의 밸런스를 조정하여 용융온도나 여러 종류의 특성(내열성, 내식성, 강도 등)이 양호한 성분범위를 구축함으로써 이루어 낼 수 있는 것이다.
Ni는 Fe-Cr 중에 용해되어 Fe-Cr-Ni 고용체가 되고, 합금의 내열성, 내식성, 강도를 향상시키기 위해서 가능한 한 많이 포함시키는 것이 바람직하지만, 35 중량%을 넘으면 강도가 낮은 P 화합물을 형성하여, 브레이징 재료 합금의 강도저하를 초래하여 코스트가 상승한다. Ni량이 저하되면 본 브레이징 재료의 액상선 온도가 상승하지만, 0 중량%의 경우에서도 목적하는 특성을 얻는 것은 가능하다. 이상의 이유로부터, Ni는 35 중량% 이하로 한정하였지만, 바람직하게는 10 내지 35 중량%이다.
Cr은 Ni와 마찬가지로, 본 발명 브레이징 재료에 있어서의 기준성분으로, Fe-Cr 혹은 Fe-Cr-Ni의 고용체가 되어, 합금의 내열성, 내식성, 강도를 향상시키는 중요한 성분이지만, 페라이트계 스테인리스강 기재에 대한 브레이징에 있어서 문제가 되는 작용이 있음을 밝혀냈다. 즉, Cr이 20 중량%을 넘으면 브레이징 후의 기재조직이 조대화되어, 부품의 강도가 저하되는 경우가 있다는 것이다. Cr이 5 중량% 미만에서는 내식성이 열화된다. 이상의 이유로부터, Cr은 5 내지 20 중량%로 한정하였다. 또, 본 발명 브레이징 재료에서의 특성의 밸런스에 있어서, Ni+Cr의 합계는 15 내지 50 중량%으로 할 필요가 있다.
Si와 P는 Fe-Cr-Ni 고용체와의 공정반응에 의해 합금의 용융온도에 미치는 영향이 결정적이어서, 브레이징성(스테인리스강 기재에로의 젖음 확산성)이나 내식성, 강도에도 영향을 주는 성분이다. 또, 본 브레이징 재료에 있어서, Si와 P 개개의 범위뿐만 아니라, Si+P의 합계의 범위가 특히 중요한 작용을 미치고, 각각의 하한을 하회하였을 경우와 상한을 상회하였을 경우의 양쪽에서 액상선 온도가 상승함과 동시에 강도가 저하되는 것을 발견하였다. 이 관점에서 찾아낸 하한값은 Si가 0 중량%, P가 4 중량%, Si+P가 9 중량%이고, 상한값은 Si가 7 중량%, P가 10 중량%, Si+P가 13 중량%이다. 즉 각각이 하한값을 하회하였을 경우, 아공정 경향이 강해지게 되기 때문에 액상선 온도가 상승하여, 소망하는 온도에서 브레이징할 수 없게 된다. 또 각각이 상한값을 상회한 경우에는 과공정 경향이 강해지게 되기 때문에 액상선 온도가 상승할 뿐만 아니라, 합금의 강도가 현저하게 저하된다. 이상의 이유로부터, Si는 7 중량% 이하, P는 4 내지 10 중량%이고, Si+P의 합계는 9 내지 13 중량%로 한정하였다. 또, 소망하는 온도에서의 브레이징을 더 확실하게 하기 위해서 Si+P의 합계를 10 내지 12 중량%으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명자들은 상기 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료에 있어서, 내식성이나 강도를 더욱 향상시키는 성분으로서 Mo와 Cu의 효과 및 Mo+Cu의 상승효과를 발견하였다.
Mo는 주로 P나 Si와 화합물을 형성하고, 내식성을 더욱 향상시키는 동시에 강도를 향상시키지만, 5 중량%을 넘으면 합금의 용융온도의 밸런스가 무너지게 되어 액상선 온도가 목표온도 이상으로 상승하는 경우가 있다. 이상의 이유로부터 Mo는 5 중량% 이하로 한정하였지만, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%이다.
Cu는 Fe-Cr-Ni 고용체 중에 용해되어, 내식성을 더욱 향상시키는 유효한 성분이지만, 5 중량%을 넘으면 합금의 강도가 저하되는 경우가 있다. 이상의 이유로부터 Cu는 5 중량% 이하로 한정하였지만, 바람직하게는 0.3 내지 5 중량%이다. 내식성에 대한 Mo와 Cu와의 상승효과를 더 확실하게 하기 위해서, Mo+Cu의 합계가 1 내지 7 중량%로 하는 것이 바람직하다.
Fe는 본 발명의 브레이징 재료의 베이스 성분이지만, 특성에 영향을 미치지 않는 한 기타 성분이나 불순물을 포함할 수 있다. 본 발명의 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료에 있어서의 Fe의 함유 비율은 30 내지 75 중량%이다.
본 발명자들은 기타 성분에 대해서도 상세하게 검토한 결과, 이하의 지견을 얻었다. 즉 기타 성분으로서 Mn, W, Co, Nb, V, Ta의 1종 혹은 2종 이상의 합계를 0.01 내지 5 중량% 첨가하여도, 브레이징 재료로서의 특성에 영향을 미치는 것은 아니다. 또 미량 불순물로서의 Al, Ca, Ti, Zr, Hf는 각각 0.001 내지 1 중량%, C, B는 각각 0.001 내지 0.2 중량%로 억제하는 것이 바람직한 것임을 확인하였다.
본 발명의 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료는 베이스인 Fe 및 첨가 성분으로서의 Ni, Cr, Si, P, Mo, Cu 및 기타 성분의 각각이 소정의 중량%가 되도록 조정ㆍ배합한 금속코스트를 용해로 중 도가니내에서 가열ㆍ용융하고, 액상의 합금으로 한 후, 애터미제이션법에 의해 합금분말의 형태로 하는 것 이외에, 박(foil)이나 막대 등의 형태로도 사용할 수 있다.
특히, 애터미제이션법(atomization process)으로 제조한 합금 분말은 소망하는 시공방법에 적합한 입도로 조정되지만, 스테인리스강 기재에 본 발명 브레이징 재료를 도포하는 방법으로서, 바인더 수지와 혼합한 페이스트상, 시트상으로 하는 것 이외에, 수지를 도포한 기재 면에 스프레이 살포나 용사 등, 여러 방법을 선택할 수 있어 유용하다.
실시예
이하, 본 발명의 대표적인 실시예와 비교예를 나타낸다.
본 발명의 실시예 및 비교예[1](본 발명의 범위 외)의 합금조성 및 각 특성시험의 결과를 표 1에, 비교예[2](인용례 특허실시예)의 합금조성 및 각 특성시험의 결과를 표 2에 나타낸다. 또, 각 특성 시험방법은 아래와 같다.
1) 용융온도(액상선, 고상선) 측정시험
실시예 및 비교예의 합금을 전기로 내, 아르곤가스 분위기 중에서 용해시키고, 열분석법에 의해 용융온도를 측정하였다. 즉 용탕 중앙부에 장입한 열전대에 연결하는 기록계에 열분석 곡선을 그리게 하고, 그 냉각곡선으로부터 액상선 및 고상선의 각 온도를 리딩하였다.
2) 항절력 시험
실시예 및 비교예의 합금을 전기로 내, 아르곤가스 분위기 중에서 용해시키고, 그 용탕을 내경 5mmφ의 석영관 내로 빨아 올리고, 응고시키고, 그것을 35mm의 길이로 절단하여 시험편으로 하였다. 다음에, 항절력 시험 지그(2점지지, 지점간 거리: 25.4mm)에 시험편을 설치하고, 만능시험기에 의해 하중을 걸고, 파단하였을 때의 하중으로부터 항절력(N/㎟)을 산출하여, 브레이징 재료 합금 강도의 지표로 하였다.
3) 브레이징 시험
실시예 및 비교예의 합금에 대해서, 상기 2)의 시험편을 이용해서 약 0.1g의 시료를 채취하여 브레이징 재료 시료로 하였다. 다음에, SUS430 스테인리스강 기재 상에 브레이징 재료 시료를 올려 놓고, 1120℃에서 30분간, 10-3Pa의 진공 중에서 가열, 브레이징을 실시하였다. 브레이징 후, 브레이징 재료가 녹아서 확산된 면적을 계측하고(브레이즈 스프레딩계수: 브레이징후의 확산면적/브레이징 전의 설치면적), 브레이징 재료 합금의 SUS430 스테인리스강 기재에 대한 젖음 확산성의 지표로 하였다. 하기에 나타내는 기준으로 브레이징 재료 합금의 젖음 확산성을 평가하였다.
「양호」: 브레이즈 스프레딩계수가 10 이상
또, 상기 브레이징 후의 시험편에 대해서, 기재의 단면조직을 관찰하고, 조직(결정립) 조대화 유무를 조사하였다.
4) 30% 황산 중에서의 부식시험
실시예 및 비교예 합금을 상기 시험과 마찬가지로 용해하고, 그 용탕을 쉘주형 내에 주조하여 10×10×20mm의 주조편을 얻고, 표면을 연삭ㆍ연마하여 시험편으로 하였다. 다음에, 300cc 비이커 내에 30% 황산수용액을 준비하고, 그 속에 시험편을 넣고, 전체 침지법으로 부식시험을 실시하였다. 또, 시험온도는 60℃, 시험시간은 6시간으로 하였다. 시험 전후의 중량 및 표면적으로부터 부식감량(mg/㎡ㆍs)을 산출하여, 브레이징 재료 합금의 황산 중에서의 내식성의 지표로 하였다.
동시에, SUS304 스테인리스강의 부식감량을 산출하여, 하기에 나타내는 기준으로 브레이징 재료 합금의 내식성을 평가하였다.
「◎」: 부식감량이 SUS304의 1000분의 1 미만
「○」: 부식감량이 SUS304의 1000분의 1 이상 100분의 1 미만
「△」: 부식감량이 SUS304의 100분의 1 이상 10분의 1 미만
「×」: 부식감량이 SUS304의 10분의 1 이상
Figure 112010066731288-pct00003
Figure 112010066716809-pct00002
표 1에 나타내는 본 발명의 실시예 합금(No. (1) 내지 (36))은 어느 것이나 액상선 온도가 1100℃ 이하이고, 1120℃에서의 진공 브레이징 시험에 있어서 SUS430 스테인리스강 기재에 대한 젖음 확산성은 양호하여, 브레이징 후의 기재의 조직 조대화는 발생하지 않는 것을 확인하고 있다. 또, 고상선 온도가 모두 1000℃ 이상이고, 내열성이 양호한 것을 나타내고 있다. 항절력 시험의 결과, 본 발명의 실시예 합금은 어느 것이나 1000N/㎟ 이상의 항절력이 수득되고 있어, 강도가 양호한 것임을 알 수 있었다. 30% 황산 중에서의 부식시험의 결과, 본 발명의 실시예 합금의 부식감량은 모두 SUS304 스테인리스강의 10분의 1미만으로, 거의 대부분이 SUS304 스테인리스강의 100분의 1 미만이었던 것으로부터 황산 중에서의 내식성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
표 1에 나타내는 비교예 합금[1](No. (a) 내지 (h))은 본 발명의 범위로부터 벗어난 조성이지만, 합금 No.(a)는 Ni, Cr, Ni+Cr이 상한을 넘는 것으로, 항절력이 낮고, 브레이징 후 SUS430 스테인리스강 기재의 조직 조대화가 확인되고 있다. 합금 No. (b)는 Cr 및 Ni+Cr이 하한을 하회한 것이지만, 액상선 온도가 1180℃로 높기 때문에 1120℃에서는 브레이징할 수 없고, 게다가, 내식성이 불량하다. 합금 No. (c)는 Si+P가 하한을 하회하고 있기 때문에, 아공정 경향이 커지고, 액상선 온도가 1180℃로 높아 1120℃에서 브레이징할 수 없다. 합금 No.(d)는 Si+P가 상한을 넘고 있기 때문에, 과공정 경향이 커지고, 액상선 온도가 1220℃로 높아 1120℃에서 브레이징할 수 없을 뿐만 아니라, 항절력이 현저하게 저하되고 있다. 합금 No.(e)는 Mo 및 Mo+Cu가 상한을 넘고 있기 때문에, 액상선 온도가 1200℃로 높아 1120℃에서 브레이징할 수 없다. 합금 No.(f)는 Cu 및 Mo+Cu가 상한을 넘고 있기 때문에, 항절력이 저하되고 있고, 게다가 고상선 온도가 900℃로 저하되어 내열성 열화의 경향을 볼 수 있었다. 합금 No.(g), (h)는 기타 성분인 Co, Ti가 상한을 넘고 있기 때문에, 액상선 온도가 높아, 1120℃에서는 브레이징할 수 없다.
표 2에 나타내는 비교예 합금에 있어서, 합금 No.(i), (j)는 일본특허 제3354922호에 기재된 Ni-Cr-P-Si 합금이지만, SUS430 스테인리스강 기재에 브레이징하였을 경우, 기재조직이 일부 조대화되는 현상이 확인되고 있다. 비교예 합금No. (k), (l), (m)은 일본 공개특허공보 2004-512964호에 기재된 철-베이스 브레이징 재료 조성의 합금이지만, 이것들은 어느 것이나 액상선 온도가 1200℃ 이상으로 높ㅇ아실용적인 온도인 1120℃에서의 브레이징은 할 수 없다.
또, 본 발명의 실시예 합금은 여러 종류의 스테인리스강(오스테나이트계; SUS304, SUS316, 등, 페라이트계; SUS430, SUS444, 등, 마텐자이트계; SUS410, 등)기재에 대해서 양호한 젖음 확산성을 나타내어, 브레이징 분위기는 진공의 것 이외에, 환원성의 수소분위기 중이나 불활성의 아르곤 분위기 중에서도 양호한 브레이징성을 나타내는 것을 확인하고 있다.
또, 본 발명의 실시예 합금은 황산의 외 질산 등의 각종 산수용액이나, 암모니아수, 염수에 대해서도 양호한 내식성을 나타내어, 브레이징 부품의 접합 강도도 양호한 결과가 수득되는 것을 확인하고 있다.
(산업상 이용가능성)
이상, 기술한 바와 같이, 본 발명에 의한 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료는 강도, 내열성, 내식성이 뛰어나고, 각종 스테인리스강 기재 브레이징에 있어서 브레이징 확산성이 양호하기 때문에, EGR 쿨러에 한하지 않고, 환경ㆍ에너지 관련의 열교환기나 급탕부품 등의 브레이징 장치부품을 제조하기 위한 접합재료로서 널리 활용할 수 있다.

Claims (5)

  1. Fe가 30 내지 75 중량%, Ni가 35 중량% 이하, Cr이 5 내지 20 중량%, Ni+Cr의 합계가 15 내지 50 중량%, Si가 7 중량% 이하, P가 4 내지 10 중량%, Si+P의 합계가 9 내지 13 중량%, Cu가 0.3 내지 5 중량% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료.
  2. 제 1 항에 있어서, 추가로, Mo를 0.5 내지 5 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, Mo+Cu의 합계가 1 내지 7 중량%인 것을 특징으로 하는 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료.
  5. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 철-베이스 내열 내식 브레이징 재료에 있어서, 브레이징 재료로서의 특성에 영향을 미치지 않는 기타 성분으로서 하기 (i)~(iii) 중 하나 이상이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 철-베이스 내열식 브레이징 재료:
    (i) Mn, W, Co, Nb, V 및 Ta로부터 선택된 1종 혹은 2종 이상의 함유량의 합계가 0.01 내지 5 중량%,
    (ii) Al, Ca, Ti, Zr, Hf의 적어도 1종이 0.001 내지 1 중량%,
    (iii) C, B의 적어도 1종이 0.001 내지 0.2 중량%.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5546836B2 (ja) * 2009-11-26 2014-07-09 山陽特殊製鋼株式会社 Ｎｉ−Ｆｅ基合金ろう材
JP4835770B1 (ja) * 2010-06-07 2011-12-14 住友金属工業株式会社 オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料ならびにそれを用いてなる溶接金属および溶接継手
EP2574420B1 (en) 2011-09-29 2014-10-22 Alfa Laval Corporate AB Iron-based brazing composition and method of joining heat transfer plates
WO2013077113A1 (ja) * 2011-11-24 2013-05-30 福田金属箔粉工業株式会社 濡れ広がり性と耐食性に優れたNi-Cr系ろう材
BR112013021809B1 (pt) 2011-11-28 2020-03-31 Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd. Liga de ni-fe-cr para soldagem
US9017823B2 (en) 2011-12-19 2015-04-28 Caterpillar Inc. Machine component with a cavitation resistant coating
CN102909483A (zh) * 2012-10-24 2013-02-06 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 用于TiAl与镍基高温合金钎焊的铁钴镍铬基钎料
US9393646B2 (en) * 2013-02-12 2016-07-19 General Electric Company Magnetic nickel base ternary brazing material and method of application
JP6346799B2 (ja) * 2013-08-06 2018-06-20 山陽特殊製鋼株式会社 Ｃｕを添加したＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ基合金ろう材
CN103817457A (zh) * 2014-03-13 2014-05-28 哈尔滨工业大学 一种用于不锈钢钎焊的含混合稀土的铁基钎料及用其进行钎焊的方法
US10046420B2 (en) * 2014-03-18 2018-08-14 Metglas, Inc Nickel-iron-phosphorus brazing alloys
US10022824B2 (en) * 2014-03-18 2018-07-17 Metglas, Inc. Nickel-iron-phosphorus brazing alloys
CN104801885A (zh) * 2015-04-24 2015-07-29 柳州金茂机械有限公司 一种焊接工艺用焊丝的制备工艺
DE102015009858A1 (de) 2015-08-04 2017-02-09 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Fügen zweier Bauteile eines medizinischen Instruments, Verwendung eines Eisenbasislots und medizinisches Instrument
CN107443849A (zh) * 2016-06-01 2017-12-08 益阳市菲美特新材料有限公司 一种阻燃低密度泡沫合金复合板及其制备方法
JP6860410B2 (ja) 2017-04-25 2021-04-14 山陽特殊製鋼株式会社 微量のＶを含有するＮｉ−Ｃｒ基合金ろう材
BR112022004149A2 (pt) * 2019-11-01 2022-05-31 Oerlikon Metco Us Inc Metais de enchimento de brasagem à base de ferro de baixa fusão para aplicações em trocador de calor
CN111438464B (zh) * 2020-05-11 2021-12-24 中国航发北京航空材料研究院 Nb-Si基超高温结构材料的Ti-Ni-Nb-Zr-Hf钎焊料及钎焊连接工艺
CN113294597B (zh) * 2021-04-30 2022-09-30 上海奉贤钢管厂有限公司 液压管路用复合不锈钢管及其生产工艺
CN113458655B (zh) * 2021-07-01 2022-05-17 安徽工业大学 一种含Hf的多元无硼镍基合金钎料、制备方法及其钎焊方法
CN114178740A (zh) * 2021-12-30 2022-03-15 无锡溢流和平动力科技有限公司 一种焊接材料及其制备方法
KR20240037003A (ko) * 2022-09-14 2024-03-21 한국생산기술연구원 겔타입 용가재, 겔타입 용가재의 제조방법, 겔타입 용가재을 이용한 용접방법 및 용접 구조물

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004529776A (ja) 2001-06-05 2004-09-30 アルファ ラヴァル コーポレイト アクチボラゲット ろう付け材及びそれで得られる製品
JP2008012592A (ja) 2006-07-06 2008-01-24 Sulzer Metco Us Inc 高温用途における鉄ベースのろう付け用金属フィラー

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6311651A (ja) * 1986-06-30 1988-01-19 Kawasaki Steel Corp 耐候性、耐海水性および溶接性の優れた鋼材
JPS6326205A (ja) * 1986-07-17 1988-02-03 Kawasaki Steel Corp 耐候性、耐海水性の優れた鋼板の製造方法
EP0309786B1 (de) * 1987-09-29 1992-10-21 Vacuumschmelze GmbH Nickel-Basis-Lot für Hochtemperatur-Lötverbindungen
JP3168158B2 (ja) 1996-02-20 2001-05-21 福田金属箔粉工業株式会社 ぬれ性・耐食性に優れたＮｉ基耐熱ろう材
WO1997046347A1 (fr) * 1996-06-04 1997-12-11 Nippon Steel Corporation Films en alliage de fer pour liaison par diffusion en phase liquide d'un materiau ferreux susceptible de se lier sous atmosphere oxydante
JP4257984B2 (ja) * 1999-01-27 2009-04-30 臼井国際産業株式会社 耐食性・耐熱性に優れたｅｇｒシステム構成部品用のろう材および該ろう材を用いてろう付けされた耐食性・耐熱性に優れたｅｇｒクーラ
JP2000218390A (ja) * 1999-01-27 2000-08-08 Usui Internatl Ind Co Ltd Ｅｇｒシステム構成部品用のろう材および該ろう材を用いてろう付けされたｅｇｒクーラ
WO2001087531A1 (fr) * 2000-05-18 2001-11-22 Fukuju Industry Corporation Ltd Composant de machine de precision, en metal, soude par diffusion en phase liquide, et procede de production associe
SE523855C2 (sv) * 2000-11-10 2004-05-25 Alfa Laval Corp Ab Järnbaserat lodmaterial för sammanfogning av elememt och lödd produkt framställd härmed
JP3354922B2 (ja) 2000-11-15 2002-12-09 福田金属箔粉工業株式会社 Ｎｉ基耐熱ろう材
SE0101602A0 (sv) * 2001-05-07 2002-11-08 Alfa Laval Corp Ab Material för ytbeläggning samt produkt belagd med materialet
JP3822851B2 (ja) * 2002-04-15 2006-09-20 新日本製鐵株式会社 鉄系低融点接合用の合金
DK2446996T3 (en) * 2005-05-26 2017-07-24 Alfa Laval Corp Ab STAINLESS STEEL HEAT EXCHANGE OF STAINLESS STEEL WITH STAINLESS STEEL HEADWARE MATERIAL
SE530724C2 (sv) * 2006-11-17 2008-08-26 Alfa Laval Corp Ab Lodmaterial, förfarande för att löda med detta lodmaterial, lött föremål framställt med förfarandet samt lodpasata innefattande lodmaterialet

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004529776A (ja) 2001-06-05 2004-09-30 アルファ ラヴァル コーポレイト アクチボラゲット ろう付け材及びそれで得られる製品
JP2008012592A (ja) 2006-07-06 2008-01-24 Sulzer Metco Us Inc 高温用途における鉄ベースのろう付け用金属フィラー

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