钴基合金的接合构造制造技术

本发明专利技术使钴基合金的接合构造中的钴基合金部的耐腐蚀耐磨耗性提高。钴基合金的接合构造，分散着粒状或块状的共晶碳化物２的钴基合金层１通过插入材料层３６接合在母材３７的金属上。钴基合金的接合构造在作为Ｓ４５Ｃ的碳素钢的母材与在铸造组织的基体部中含有具有粒径３０μｍ以下的粒状或块状的共晶碳化物的Ｃ１．０３重量％、Ｃｒ２９．７３重量％、Ｗ３．８６重量％、Ｎｉ２．５９重量％、Ｆｅ２．６７重量％、Ｓｉ０．５９重量％及Ｍｏ０．０７重量％，其余实质上是Ｃｏ的钴基合金材料之间夹着厚度为约４０μｍ的插入材料，在温度１１００℃下保持１小时进行液相扩散接合。在接合后的钴基合金层１上含有粒状或块的共晶碳化物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种钴基合金的接合构造，特别涉及一种适用于阀及具有机械密封件的旋转装置的钴基合金的接合构造。
技术介绍
作为接合同类金属之间或不同类的金属之间的技术，一般为人所知的有在耐腐蚀耐磨耗性合金和接合它的母材之间夹着钎料、并在只将钎料熔化了后使其固化进行接合的方法(钎焊)；向接合部供给熔融状态的金属同时进行接合的金属也熔融而在接合部形成相互熔接的金属层的方法(焊接)；使母材的表面极薄地熔化，在其处放置熔化了的金属而与母材接合的方法(堆焊)。另外，在日本工学便览的B2-63页～B2-64页、“3·4·3扩散焊接”、昭和62年新版中对将进行接合的两个金属材料的平滑面相互接触，在保持为高温的状态下由接触部的蠕变现象(通过施加大负荷产生)和高温产生的烧结进行接合的扩散焊接进行了描述。另外，其机械工学便览中还对作为扩散焊接之一的、在接合不同的金属之间时，在进行接合的两金属材料之间插入含有镍的插入材料，在保持为高温的状态通过施加大的负荷不会产生接合界面的接合方法进行了描述。插入材料全部扩散到进行接合的两个金属材料内。日本特开2000-273573号公报中记载着将具有球状或粒状的共晶碳化物的Co基、Ni基或Fe基的耐腐蚀耐磨金属用钎焊、焊接或扩散焊接与母材接合的技术方案。在记载于日本特开2000-273573号公报中的耐腐蚀耐磨金属与母材接合中存在如下的问题。通过熔化钎料将耐腐蚀耐磨金属与母材接合的方法其金属之间的接合力弱，当温度上升到钎焊温度后再上升时，接合部脱落。另外，其它的方法(焊接或者扩散焊接)由于将进行接合的金属成为熔融状态，耐腐蚀耐磨金属的球状或粒状的共晶碳化物变化为线状、网格状的共晶碳化物，其结果由于球状或粒状的共晶碳化物的存在而获得的特性消失。在扩散焊接中，由于是在蠕变状态的高温状态下在接合金属上作用大负荷，产生大的残留应力或产生裂纹。因此，扩散焊接作为将具有球状或粒状的共晶碳化物的Co基的耐腐蚀耐磨金属在保持其形态不变的状态下接合在其母材上的方法不适当。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在接合后也可以发挥钴基合金的耐腐蚀耐磨耗性的特性的钴基合金的接合构造。为了达到上述目的，本专利技术的钴基合金的接合构造，在金属微组织基体部上分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部和母材金属部之间配置插入材料，将钴基合金部扩散接合在上述母材金属部上，其特征在于，在上述母材金属部之上形成着上述插入材料的层，在该插入材料层之上设置上述钴基合金部。由于在钴基合金部和母材金属之间形成着插入材料层，因此，在钴基合金部和母材金属的扩散接合时，钴基合金部不太受到加热带来的坏影响，在接合后的钴基合金部存在着粒状或块状的共晶碳化物。因此，钴基合金部的接合构造中的钴基合金部其耐腐蚀耐磨耗性优良。作为使用上述钴基合金的接合构造的使用例子的阀，其特征是，其设在阀箱上的阀座具有钴基合金部和本体部，该钴基合金部是在金属微组织的基体部中分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部、并与阀体接触，上述本体部设置在上述阀箱上，在上述钴基合金部和上述本体部之间配置插入材料并将上述钴基合金部扩散接合在上述本体部上，在上述本体部之上形成着上述插入材料层，在该插入材料层之上设置上述钴基合金部。由于在阀座之上形成着插入材料层，再在该插入材料层之上具有钴基合金部，因此被扩散接合的钴基合金部存在着上述的粒状或块状的共晶碳化物，不存在网格状的共晶碳化物。因此，阀座的耐腐蚀耐磨耗性得到提高，由于与阀座的阀体接触的面难以受到流体中的熔解的氧的腐蚀损伤，阀的维修的频率减少，阀的寿命得到延长。附图说明图1是表示本专利技术的一最佳实施例的钴基合金的接合构造的纵截面的构造图。图2是表示构成图1的实施例的接合构造的原材料的说明图。图3是图1的接合构造中的接合部的显微镜照片。图4是表示图1的接合构造的接合部中的、作为钴基合金层的主要元素的钴的分布的SEM照片。图5是表示图1的接合构造的接合部中的、作为插入材料层的主要元素的镍的分布的SEM照片。图6是表示图1的接合构造的接合部中的、作为母材料的主要元素的铁的分布的SEM照片。图7是使用了钴基合金的接合构造的本专利技术的一实施例的隔离阀的纵剖面图。图8是图7的阀体的纵剖面图。图9是设在图7的阀箱上的阀座附近的纵剖面图。图10是使用了钴基合金的接合构造的本专利技术的一实施例的单向阀的纵剖面图。图11是使用了钴基合金的接合构造的本专利技术的一实施例的安全阀的纵剖面图。图12是使用了钴基合金的接合构造的本专利技术的一实施例的球形阀的纵剖面图。图13是使用了图10～图13所示的各阀的沸腾水型原子能发电设备的构成图。具体实施例方式根据图1说明作为本专利技术的一最佳实施例的钴基合金的接合构造，本专利技术的接合构造，分散着粒状或块状的共晶碳化物2的钴基合金层1通过插入材料层36接合在母材37的金属上。该钴基合金的接合构造如下这样地获得。母材37是S45C碳素钢。如图2所示，将钴基合金材料1A接合到母材37上。钴基合金材料1A在铸造组织的基体部中含有具有粒径30μm以下的粒状或块状的共晶碳化物的C 1.03重量％、Cr 29.73重量％、W 3.86重量％、Ni 2.59重量％、Fe 2.67重量％、Si 0.59重量％及Mo 0.07重量％，其余实质上是Co。在将该钴基合金材料1A接合到母材37上时，使用插入材料36A。该插入材料36A是含有Si 4.5重量％、B 3.2重量％，其余部分由Ni构成的镍基合金。另外，钴基合金材料1A如下这样地制作。即钴基合金材料1A是通过对包括在铸造组织的基体部中含有网格状的共晶碳化物的C 1.03重量％、Cr 29.73重量％、W 3.86重量％、Ni 2.59重量％、Fe 2.67重量％、Si 0.59重量％及Mo 0.07重量％，其余实质上是Co的钴基合金材料在1050～1100℃的温度下进行热轧，将共晶碳化物微细化为粒径30μm以下的粒状或块状而获得的。将厚度约40μm的插入材料36A夹在母材37和钴基合金材料1A之间。即，以图2所示的顺序将插入材料36A载在母材37之上，将钴基合金材料1A载在插入材料36A之上。钴基合金材料1A以自重压接在母材37上。插入材料的固相线温度约为980℃，液相线温度约为1040℃。钴基合金材料1A由液相扩散接合接合在母材37上。该液相扩散接合是在接合温度1100℃、保持时间1小时、真空度2×10-4torr、加压力80g/cm2的条件下进行的。所谓保持时间是到液相扩散接合完毕所需要的接合时间，是接合温度、真空度及加压力在上述条件下被保持的时间。在插入材料36A中由于含有作为熔点降低元素的Si、B，其熔点比被接合件(钴基合金材料1A和母材37)低。但是，因为在以接合温度保持的过程中Si及B扩散在各被接合材料中，插入材料36A的熔点上升，在液相扩散接合中，插入材料36A的凝固也进展着。由上述那样的液相扩散接合得到图1所示的接合构造。图3是图1所示的钴基合金接合构造部的显微镜照片。本实施例的钴基合金的接合构造部从图3中可知，在母材37和钴基合金层1之间存在着插入材料层(接合层)36。该钴基合金层1含有粒状或块状的共晶碳化物。用扫描电子显微镜(SEM)分析了图1所示的本实施例的接合构造的截面中的各层本文档来自技高网...

【技术保护点】
钴基合金的接合构造，通过在金属微组织的基体部中分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部与母材金属部之间配置插入材料而将钴基合金材料部扩散接合在上述母材金属部上，其特征在于，在上述母材金属部之上形成着上述插入材料的层，在该插入材料层之上设置上述钴基合金部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2001-8-3 235707/20011.钴基合金的接合构造，通过在金属微组织的基体部中分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部与母材金属部之间配置插入材料而将钴基合金材料部扩散接合在上述母材金属部上，其特征在于，在上述母材金属部之上形成着上述插入材料的层，在该插入材料层之上设置上述钴基合金部。2.如权利要求1所述的钴基合金的接合构造，其特征在于，上述母材金属部和上述钴基合金部含有从上述插入材料扩散的元素。3.如权利要求1或2所述的钴基合金的接合构造，其特征在于，上述插入材料层含有从上述母材金属部扩散的元素和从上述钴基合金部扩散的钴。4.如权利要求1～3中的任何一项所述的钴基合金的接合构造，其特征在于，上述共晶碳化物的粒径是30μm以下。5.如权利要求1～4中的任何一项所述的钴基合金的接合构造，其特征在于，上述母材金属部是碳素钢、低合金钢及不锈钢中的任何一种材料。6.如权利要求1～5中的任何一项所述的钴基合金的接合构造，其特征在于，上述钴基合金部以重量计含有C 0.6～3％、Si 2％以下、Cr 25～32％、W 15％以下、Fe 0～3％、Ni 0～3％、及Mo 0～6％，其余是Co及不可避免的不纯物。7.阀，具有阀箱和配置在上述阀箱之内的阀体，上述阀箱具有与上述阀体接触的阀座，其特在于，上述阀座具有在金属微组织的基体部中分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部即与上述阀体接触的钴基合金部、及设置在上述阀箱上的本体部，在上述钴基合金部和上述本体部之间配置着插入材料，上述钴基合金部扩散接合在上述本体部上，在上述本体部之上形成着上述插入材料的层，在该插入材料层之上设置着上述钴基合金部。8.阀，具有阀箱和配置在上述阀箱之内的阀体，上述阀箱及上述阀体分别具有相互接触的阀座，其特征在于，各上述阀座具有在金属微组织的基体部中分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部即与上述阀体接触的钴基合金部、及设置在上述阀箱上的本体部，在上述钴基合金部和上述本体部之间配置着插入材料，上述钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：清时芳久，近崎充夫，松下静雄，国谷治郎，加藤隆彦，千叶良照，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]