JP2002059270A - 通電接合方法及び接合装置並びに接合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放電プラズマ焼結等のパルス通電焼結或いはホ
ットプレス接合法の技術を利用して従来の接合方法の欠
点をなくした新規な通電接合方法及び接合装置を提供す
る。 【解決手段】互いに接合べき複数の部材を接合面で接合
する本発明の接合装置は、部材と接触して部材と電気的
に導通可能な対の通電電極１３，１６と、対の通電電極
に接続されていて通電電極に直流電流及びパルス電流の
少なくとも一方を供給する電源装置１７と、対の通電電
極を接合面に向かって押圧する加圧装置１４と、を備
え、対の部材を通電電極の間に挟んでグラファイト製の
型を用いずに所望の圧力下で電源装置から直流電流及び
パルス電流の少なくとも一方の電流を流して接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電流及び／又
はパルス電流を利用して二つの部材を接合する接合方法
及びその装置並びに接合体に関し、更に詳細には、放電
プラズマ焼結法のようなパルス通電焼結法の技術或いは
ホットプレス接合法の技術を利用して、互いに接合する
複数の部材の接合面を合わせた状態で複数の部材にパル
ス電流及び／又は直流電流、換言すれば、直流電流及び
パルス電流の少なくとも一方の電流を流してそれらの部
材の接合面を互いに接着させ、しかる後にそれらの部材
を熱処理することによって接合を確実なものにする通電
接合方法及び接合装置並びにその接合方法によって接合
された接合体に関する。

【０００２】互いに接合させたい複数の部材を接合する
方法は従来から種々実施されている。かかる接合させた
い部材が金属材料でつくられているときの接合方法とし
ては、（１）部材の接合部をバーナー、アーク放電等で
加熱して、部材と同じ又は近似の材質を有する溶接補助
材（溶接棒）を溶かして溶接補助材をそれらの部材に溶
着させそれによって接合するいわゆる溶接、（２）上記
溶接とは異なり接合する部材とは異なる材料でできた蝋
材（Ｃｕ、Ａｇなどの合金或いはアモルファス金属）を
真空雰囲気、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気で、部材
の接合面間で溶かして蝋材を介して接合する蝋付け、或
いは（３）一対の電極で比較的薄い金属板を挟み電極に
より通電して金属板を溶接するスポット溶接等が広く知
られている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】上記（１）の溶接では、加熱部分が溶接作
業中に酸化するのを防止するために窒素、アルゴンなど
の不活性ガスを加熱部に噴射する方法はあるものの、原
則として溶接補助材としての溶接棒を接合面の外周に沿
って部材に溶着させ（肉盛りさせ）それによって複数の
部材を接合するものであり、接合面全面で接合させるに
は適していない。しかもこの溶接では、（ａ）溶接補助
材が必要不可欠であること、（ｂ）溶接棒の溶解物を付
着させるために部材の接合部を予め必要な体積だけ切除
しなければならないこと、（ｃ）溶接棒の溶解物を必要
部に正確に付着させることができないので、溶接部の後
加工が必要不可欠であること、（ｄ）溶接すべき部材の
金属組成を変化させない加熱、溶接温度を制御する熟練
が必要であること、（ｅ）溶接部の溶接割れを起こさせ
ない冷却温度及び速度を制御する熟練が必要であるこ
と、（ｆ）溶接部以外の熱的変形及び溶接部の体積増が
起こること、（ｇ）材質の異なる金属部材の接合が困難
であること、及び（ｈ）ＳＵＳなどの特殊の金属は、溶
接によって質変化を起こすので適用できないこと、等の
欠点がある。

【０００４】また、上記（２）の蝋付けでは、接合面全
体に蝋材を介在させることができて面接合を、前記溶接
よりも低い温度で行うことができる利点もあるが、
（ｉ）蝋材が必要であること、（ｊ）蝋材の強度以上の
接合強度を得ることができないこと、（ｋ）蝋付けに際
し蝋材の流出があり、接合部の仕上げ加工が必要不可欠
であること、（ｌ）必要部分に限定した面の接合ができ
ず、不必要な部分に蝋材が流れて付着すること、（ｍ）
接合面全体に亘って均一な接合を望めないこと、（ｎ）
特に蝋材の流出し易い外周部での接合強度が不均一にな
ること、及び（ｏ）ＳＵＳなどの特殊金属の接合は困難
であること、等の欠点がある。

【０００５】更に、上記（３）のスポット溶接では、対
の電極間で加熱エネルギーを短時間に発生させ、狭い面
積を短時間で接合できるが、（ｐ）部材として薄い板状
の材料しか接合できないこと、（ｑ）接合後の溶接歪み
が大きいこと、（ｒ）部分溶接で極小さい面積しか溶接
できないこと、及び（ｓ）部分接合なので接合後の変形
が著しいこと、等の欠点がある。更にまた、上記接合方
法は金属部材間の接合にしか適用できず、金属と非金属
との接合或いは非金属同士の接合には適さない。

【０００６】一方、所定の圧力下で被接合部材間に直流
電流を流して接合するホットプレス接合法或いは直流パ
ルス電流を通電して焼結する放電プラズマ焼結法（ＳＰ
Ｓ）の原理を利用した接合方法も提案されているが、こ
の既に提案されているＳＰＳ技術利用の接合方法では、
接合しようとする部材をグラファイト製の型の中に入れ
てその型の中で接合する必要があり接合作業が繁雑であ
り、また、接合部材の形状に大きな制約がある等の欠点
があり、しかも接合強度が十分に得られない問題があ
る。また、放電プラズマ焼結法の原理を利用した他の接
合方法として特開平１１−１５８５１４号に示されるも
のがあるが、この方法では接合面を粗面化する必要があ
り、鏡面状に研磨した接合面には適用できず、接合面で
の接合強度を十分に得られない問題がある。更に従来の
ホットプレス接合方法を単にバルク材の接合に適用して
も十分な接合強度を得ることが困難である。

【０００７】本発明が解決しようとする一つの課題は、
放電プラズマ焼結等のパルス通電焼結の技術或いはホッ
トプレス接合法を利用して上述のような従来の接合方法
の欠点をなくした新規な通電接合方法及び接合装置並び
にその方法及び装置によって接合された接合体を提供す
ることである。本発明が解決しようとする他の課題は、
互いに接合すべき複数の部材に直流電流及びパルス電流
の少なくとも一方の電流を流して部材の接合面での強固
な接合を迅速に行える通電接合方法及び接合装置並びに
その方法及び装置によって接合された接合体を提供する
ことである。本発明が解決しようとする別の課題は、材
質の異なる部材でも容易にしかも強固に接合できる、通
電接合方法及び接合装置並びにその方法及び装置によっ
て接合された接合体を提供することである。本発明が解
決しようとする別の課題は、金属材料間の接合だけでな
く金属と非金属或いは非金属同士の接合も可能な通電接
合方法及び接合装置並びにその方法及び装置によって接
合された接合体を提供することである。本発明が解決し
ようとする更に別の課題は、互いに異なる平面形状を有
する接合面間の接合でも比較的簡単かつ確実に行える通
電接合方法及び装置並びにその方法及び装置によって接
合された接合体を提供することである。本発明の解決し
ようとする更に別の課題は、接合後の変形を最小限にし
て接合できる通電接合方法及び接合装置並びにその方法
及び装置によって接合された接合体を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による通電接合方
法は、互いに接合する複数の部材の接合面をグラファイ
ト製の型を用いずに互いに突き合わせ、該部材を所望の
圧力で押圧しながら該部材に所望の直流電流及びパルス
電流の少なくとも一方の電流を流して仮接合し、仮接合
された部材を所望の温度条件の下で熱処理することを含
んで構成されている。上記通電接合方法において、該接
合面が鏡面であっても、粗面であってもよい。また、該
複数の部材が実質的に同じ材質を有していても、或いは
実質的に異なる材質を有していてもよい。更に、上記通
電接合方法において、互いに接合する３個以上の該部材
を直列に配置し複数対の接合面間で接合してもよい。更
にまた、上記通電接合方法において、該部材の押圧力を
５０メガパスカル以下としても、該熱処理を不活性雰囲
気下で行っても、該熱処理の温度を接合すべき部材の最
も低い融点の８５％以下の温度範囲で行ってもよい。更
に、接合面の位置精度を上げるために位置決めピン等を
使用してもよい。

【０００９】本願の他の発明は、互いに接合すべき複数
の部材を接合面で接合する接合装置において、該部材と
接触して該部材と電気的に導通可能な対の通電電極と、
該対の通電電極に接続されていて該通電電極に直流電流
及びパルス電流の少なくとも一方の電流を供給する電源
装置と、該対の通電電極を該接合面に向かって押圧する
加圧装置と、を備え、該対の部材をグラファイト製の型
を用いずに該通電電極の間に挟んで所望の圧力下で該電
源装置から直流電流及びパルス電流の少なくとも一方の
電流を流して接合するように構成されている。上記通電
接合装置において、更に、電流の通電により仮接合され
た部材を所望の雰囲気下で熱処理する熱処理装置を備え
ていても、更に、該熱処理装置に接続されて該熱処理装
置内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源を備えて
いてもよい。本願の別の発明は、複数の部材を通電接合
法を用いて接合することによって形成される接合体にお
いて、該部材に通電することにより仮接合された該複数
の部材に熱処理が施されて構成されている。上記接合体
において、接合面が鏡面に加工されている複数の部材が
用いられてもよい。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。まず、図１に示されるように、接合すべき
複数、この例では二つの被接合部材（以下単に部材）１
及び３を用意する。二つの部材は同じ材質であってもま
た異なる材質であってもよい。各部材１及び３の互いに
接合する面すなわち接合面２及び４は、平坦面が好まし
いが、両表面間に隙間が形成されないようにすれば曲
面、例えば同じ曲率の曲面でもよい。これらの接合面２
及び４は、粗面（表面荒さがＪＩＳ規格で▽印程度）で
もよいが、鏡面に加工する方が両部材の接合強度を高く
かつ、接合による変形を小さくすることができるので、
好ましい。

【００１１】次に、部材１及び３を接合面２及び４を互
いに突き合わせるようにして重ね、図２に示されるよう
に、通電接合装置１０の一対の通電電極間に配置する。
通電接合装置１０は、この実施例では、通電接合部１１
と、熱処理部２１とを備えている。通電接合部１１は、
台１２の上に絶縁部材を介して公知の方法で台と電気的
に絶縁させて固定された下通電電極１３と、台１２の上
方に配置され台に関して公知の方法で固定された流体圧
シリンダ１４と、流体圧シリンダ１４のピストンロッド
１５の先端（図で下端）に絶縁部材を介して公知の方法
でピストンロッド１５と電気的に絶縁して固定された上
通電電極１６とを備えている。流体圧シリンダは被接合
材を押圧する加圧装置として機能する。加圧装置として
は流体圧シリンダの代わりに電動モータ及びねじ機構で
上通電電極を上下動させるようにしてもよい。上下通電
電極は電源装置１７に電気的に接続されている。電源装
置は直流のパルス電流を供給できるようになっている。
電源装置１７は電源と通電電極との電気的接続及び切断
を行うスイッチ機構（図示せず）を内蔵している。電源
装置が供給できる電力は、電圧が１００Ｖ以下で、電流
が、例えば２０００〜５０００Ａの大電流の電力であ
る。上記例では下通電電極を固定にして上通電電極を動
かすようにしたが、その逆でも、或いは両者を動くよう
にしてもよい。熱処理部２１は公知の構造の真空熱処理
炉が好ましい。また、通電接合部１１と熱処理部２１と
を一体化して移動可能な構造にしても、或いはそれらを
別個に配置してもよい。

【００１２】上記装置により部材１及び３を接合する場
合、接合面２及び４を互いに突き合わせた状態で二つの
部材１及び３を対の通電電極１２及び１６間に配置した
後、流体圧シリンダ１４を動作させてピストンロッド１
５により通電電極１６を部材１及び３側に押圧する。こ
れにより台１２とピストンロッド１５との間に挟まれた
対の通電電極１２及び１６は対の部材に向かって押圧さ
れ、対の部材１及び３は接合面側に押される。この押圧
力は部材の材質によって異なるが５０メガパスカル（Ｍ
Ｐａ）以下でよい。このように部材を押圧した状態で電
源装置１７から通電電極１２及び１６を介して部材１及
び３に所望の値の直流パルス電流を流すと、両部材は接
合面２及び４で互いに接合する。この接合の正確な原理
は必ずしも明確ではないが接合面間での放電プラズマの
発生、ジュール熱による熱拡散効果、電場による電解拡
散効果などにより接合されるものと考えられる。一方部
材１及び３に所望の値の直流電流のみを流しても、更に
は直流電流及びパルス電流を同時に流しても両部材は接
合面２及び４で互いに接合する。この状態での両部材間
の接合は接合強度の点で見た場合まだ完全なものではな
い。そこでこの接合状態を仮接合と呼び、仮接合された
部材を仮接合体と呼ぶ。仮接合された部材１及び３によ
り構成される仮接合体は熱処理部２１の熱処理炉内で熱
処理が行なわれる。熱処理温度及び時間は部材の材質及
び大きさによって異なる。この熱処理を行うことにより
仮接合されていた接合面間の接合が完全なものになって
完全な接合体になり、その接合体の接合強度は部材の材
質の強度に匹敵する値になる。このように、本発明の接
合方法及び装置で使用する電流は、直流電流、パルス電
流、及び直流電流とパルス電流との組み合わせ電流があ
るが、このうちパルス電流及び直流電流とパルス電流と
の組み合わせ電流を使用する場合にはパルス電流が必ず
流されるのでパルス通電接合方法及び装置と呼ぶことも
できる。

【００１３】実施例１ 図３［Ａ］に示されるように、直径２０ｍｍ、長さ９０
ｍｍの円形断面形状を有し、ＳＵＳ３０４でできた２本
の丸棒１ａ及び３ａを用意し、その各接合面２ａ及び４
ａを鏡面に加工した後、上記のように通電接合装置１０
にセットした。その後電源装置から通電電極を介して丸
棒に電圧３〜５Ｖ、電流１０００〜２０００Ａの直流パ
ルス電流を１０〜３０分間流して仮接合した。その後仮
接合された丸棒を不活性雰囲気の下で温度１０００〜１
１００℃で３０〜９０分間相互拡散熱処理を行った。熱
処理完了後の丸棒の中央部を平均直径１５．０５ｍｍと
なるように切削し、標点距離４０ｍｍとして引っ張り試
験を行った。その結果、引っ張り後長さが５２．０ｍ
ｍ、伸びが３０．０％、引っ張り強さが５５１Ｎ／ｍｍ
²となった。この値は同じ材質、寸法で単一の部材の引
っ張り強さに比較してほぼ同等である。

【００１４】実施例２ 図３［Ｂ］に示されるように、直径２０ｍｍ、長さ９０
ｍｍの円形断面形状を有し、ＳＫＤ６１（合金工具鋼鋼
材）でできた２本の丸棒１ｂ及び３ｂを用意し、その各
接合面２ｂ及び４ｂを鏡面に加工した後、上記のように
パルス通電接合装置１０にセットした。その後電源装置
から通電電極を介して丸棒に電圧３〜５Ｖ、電流１００
０〜２０００Ａの直流パルス電流を１０〜３０分間流し
て仮接合した。その後仮接合された丸棒を不活性雰囲気
の下で温度１０００〜１１００℃で３０〜９０分間相互
拡散熱処理を行った後、完全なましを行った。熱処理完
了後の丸棒の中央部を平均直径１５．０５ｍｍとなるよ
うに切削し、標点距離４０ｍｍとして引っ張り試験を行
った。その結果、引っ張り後長さが４６．７ｍｍ、伸び
が１６．８％、引っ張り強さが６９５Ｎ／ｍｍ²となっ
た。この値は同じ材質、寸法で単一の部材の引っ張り強
さに比較してほぼ同等である。

【００１５】実施例３ 実施例２と同様に、図３［Ｂ］に示される直径２０ｍ
ｍ、長さ９０ｍｍの円形断面形状を有し、ＳＫＤ６１
（合金工具鋼鋼材）でできた２本の丸棒１ｂ及び３ｂを
用意し、その各接合面２ｂ及び４ｂを鏡面に加工した
後、上記のように通電接合装置１０にセットした。その
後電源装置から通電電極を介して丸棒に電圧５〜１０
Ｖ、電流８００〜２０００Ａの直流電流を６０〜１２０
分間流して仮接合した。その後仮接合された丸棒を不活
性雰囲気の下で温度１０００〜１１００℃で３０〜９０
分間相互拡散熱処理を行った後、完全なましを行った。
熱処理完了後の丸棒の中央部を平均直径１５．０５ｍｍ
となるように切削し、標点距離４０ｍｍとして引っ張り
試験を行った。その結果、引っ張り後長さが４４．６ｍ
ｍ、伸びが１１．５％、引っ張り強さが６８５Ｎ／ｍｍ
²となった。この値は同じ材質、寸法で単一の部材の引
っ張り強さに比較してほぼ同等である。

【００１６】実施例４ 実施例２と同様に、図３［Ｂ］に示される直径２０ｍ
ｍ、長さ９０ｍｍの円形断面形状を有し、ＳＫＤ６１
（合金工具鋼鋼材）でできた２本の丸棒１ｂ及び３ｂを
用意し、その各接合面２ｂ及び４ｂを鏡面に加工した
後、上記のように通電接合装置１０にセットした。その
後電源装置から通電電極を介して丸棒に電圧５〜１０
Ｖ、電流８００〜２０００Ａの直流電流と、電流５００
〜１０００Ａのパルス電流とを１０〜２５分間流して仮
接合した。その後仮接合された丸棒を不活性雰囲気の下
で温度１０００〜１１００℃で３０〜９０分間相互拡散
熱処理を行った後、完全なましを行った。熱処理完了後
の丸棒の中央部を平均直径１５．０５ｍｍとなるように
切削し、標点距離４０ｍｍとして引っ張り試験を行っ
た。その結果、引っ張り後長さが４５．８ｍｍ、伸びが
１４．５％、引っ張り強さが６９０Ｎ／ｍｍ²となっ
た。この値は同じ材質、寸法で単一の部材の引っ張り強
さに比較してほぼ同等である。

【００１７】パルス電流のみ或いはパルス電流と直流電
流の両者の電流を流して行う上記通電接合方法によれ
ば、上記実施例のように同じ断面積、同じ材質を有する
棒状の部材の接合だけでなく、異なる材質を有する金属
部材、例えば、ＳＫＤ６１製部材とアルミニュウム合金
製部材、ＳＵＳ３０４製部材とＳＵＳ４２０Ｊ２製部
材、銅合金製部材とＳＵＳ４２０Ｊ２製部材、ＳＫＨ５
１（高速度工具鋼鋼材）製部材とＳＫＤ６１製部材と間
の接合のみならず、金属部材と非金属部材との間の接合
或いは非金属部材同士の接合を、溶接補助材、蝋材を使
用することなく行うことが可能である。更に、図４
［Ａ］に示されるように、同じ平面形状の二つの部材１
ｃ及び３ｃを位置をずらして、或いは、図４［Ｂ］に示
されるように、異なる平面形状の二つの部材１ｄ及び３
ｄを接合することが可能である。更に、図４［Ｃ］に示
されるように、同じ平面形状の三つ以上の部材１ｅ、３
ｅ及び５ｅを位置をずらして、したがって複数対の接合
面２ｅと６ｅとの間及び７ｅと４ｅとの間で同時に接合
することが可能である。更にまた、図４［Ｄ］に示され
るように、部材１ｆの接合面２ｆ上に任意の形状の複数
の部材（この例では円形の部材１ｆを四分割したもの）
３ｆ及び５ｆを接合することができる。この場合、部材
の材質を同じにすれば、このようにすることによって困
難な機械加工を施すことなく、複雑な形状の部品を製造
できる。特に、部材１ｆと３ｆ及び５ｆとの接合部周辺
には丸みが形成されないが、機械加工により図４［Ｄ］
に示されるような形状に加工した場合には工具の性質上
その部分に丸みが形成されてしまう。もちろん直流電流
のみを流して行う場合でも、上記部材の接合を同じよう
に行うことができる。

【００１８】図５及び図６において、本発明による接合
方法により具体的な製品としてプラスチックギヤ成形型
を製造する例が示されている。この例は、成形型内に冷
却液を流すための冷却液通路を形成するために予め分割
された複数（この実施例では４個）の部材を用意し、そ
の部材に冷却液通路を形成した後それらの部材を本発明
の接合方法により接合して成形型用母材として一体化
し、その後にその母材に機械工等を施して成形型にする
ものである。このプラスチック成形型用母材１００は、
ＳＫＤ６１製円筒形或いは円板形の四つの部材１１０、
１２０、１３０及び１４０を備えている。最下側（図５
において）の部材１１０の一方の面（図６において上
面）１１１は平坦面（好ましくは鏡面）に加工され、そ
こには部材の軸心を中心とする円形の溝１１３が形成さ
れている。また、中間の部材１２０及び１３０の一方の
面（図６において上面）１２１及び１３１もそれぞれ平
坦面（好ましくは鏡面）に加工され、それらの面には部
材の軸心を中心とする円形の溝１２３及び１３３がそれ
ぞれ形成されている。更に、最上側（図５において）の
部材１４０の下面（図６において）１４２並びに中間の
部材１２０、１３０の他方の面（図６で下面）も平坦面
（好ましくは鏡面）に加工されている。これらの溝１１
３、１２３及び１３３は部材の中心軸線を中心とする同
一の円周上に形成されていている。

【００１９】各部材１１０、１２０、１３０及び１４０
には一対の位置決め穴１１６、１２６、１３６及び１４
６がそれぞれ直径方向に隔てて形成されている。これら
の位置決め穴は互いに整合されるように配置され、その
うち各対の位置決め穴１２６及び１３６はそれぞれ貫通
穴になっている。部材１１０の位置決め穴１１６は上面
１１１から下方に所定の深さまで伸びている。また、部
材１４０の位置決め穴１４６は下面１４２から上方に所
定の深さまで伸びている。位置決め穴内には位置決めピ
ン（図示せず）が挿入され、四つの部材を位置決めする
ようになっている。上二つ（図５において）の部材１３
０及び１４０には円周方向に等間隔に隔てて配置された
四つの貫通穴１３７及び１４７がそれぞれ貫通して形成
されている。部材１３０の上面１３１には、四つの貫通
穴１３７のうち直径方向（図６において左右方向）に隔
てられた二つの貫通穴１３７と円形の溝１３３とを連通
する連通溝１３８が、円形の溝１３３から半径方向に伸
張させて形成されている。部材１２０には直径方向（図
６では左右方向）に隔てられた一対の貫通穴１２７が貫
通して形成されている。部材１２０の上面１２１には、
部材１３０に形成された四つの貫通穴１３７のうち残り
の二つの直径方向（図６において上下方向）に隔てられ
た貫通穴１３７の下面１３２側の開口端と、上面１２１
に形成された円形の溝１２３とを連通する連通溝１２８
が、円形の溝１２３から半径方向に伸張させて形成され
ている。部材１１０の上面１１１には円形の溝１１３か
ら半径方向に伸びていて部材１２０の下面１２２に開口
する二つの貫通穴（図６で左右方向に隔てられた二つの
貫通穴）１２７と連通する連通溝１１８が形成されてい
る。

【００２０】上記のように予め機械加工された部材１１
０、１２０、１３０及び１４０は、図５に示されるよう
に重ね合わされかつ図示しない位置決めピン及び位置決
め穴１１６、１２６、１３６及び１４６により位置決め
されて、前述のパルス電流又はパルス電流と直流電流の
組み合わせ電流を流す通電接合法によりそれらの部材を
一体的に接合させることにより成形型用母材１００が作
られる。そして、成形型用母材には複数の円形の溝１１
３、１２３及び１３３、貫通穴１２７、１３７及び１４
７並びに連通溝１１８、１２８及び１３８によって形成
される冷却液通路が形成される。成形型用母材１００に
は中心部（円形の溝より半径方向内側でその溝と干渉し
ない位置）に貫通穴が形成され、その貫通穴内に、プラ
スチックの成形に必要なキャビティ（プラスチック材を
流し込む空洞）を形成するコア部材を嵌合して成形型に
つくり上げられる。なお、上記成形型母材を成形型にす
る工程は本願発明の要旨と直接関係ないので、説明は省
略する。成形型として使用時に成形型の冷却液通路内に
外部から矢印のように冷却液を流してプラスチックギヤ
成形型の冷却を行う。矢印→で示される冷却液の流れは
円形の溝１２３内を流れてその近傍を冷却し、矢印⇒で
示される冷却液の流れは円形の溝１１３及び１３３内を
流れてその近傍を冷却する。なお、上記例では部材の互
いに合わされる二つの面の一方にのみ円形の溝及び連通
溝を形成しているが、両面に面対称に形成して二つ合わ
せて一つの通路としてもよい。また、溝の平面形状は上
記実施例のような円形に限られず、任意の形状にするこ
とができる。

【００２１】図１及び図２に示された通電接合装置１０
では、通電接合部１１により複数の部材をパルス電流及
び直流電流の少なくとも一つの電流を流すことにより仮
接合して単一の仮接合体をつくり、この単一の仮接合体
を熱処理部２１により熱処理して完全な接合体としてい
るが、複数の仮接合体をまとめてバッチ式に熱処理して
もよい。また、接合体が比較的小型で量産品である場合
には、図７及び図８に示されるように、通電電極１３ｇ
及び１６ｇを表面積の大きな円板状にして、それらの通
電電極の間に複数対の部材１及び３を配置し、一度に複
数組の部材を仮接合させるようにしてもよい。

【００２２】上記からも明らかなように、本発明の接合
方法によれば、ＩＣ基板と冷却金属体との接合、超硬金
属と通常の金属との接合、アルミニュウム等でできた部
材への耐食性、耐摩耗性部材の接合、複数段のカムの接
合、ギヤとピニオンとの接合、軸とギヤとの接合、等様
々に応用が可能である。

【００２３】

【効果】本発明によれば次の様な効果を奏することがで
きる。 （イ）溶接補助材を全く使用せずに接合が可能である。 （ロ）接合面を全面を、かつ全面に亘って均一に接合で
きる。 （ハ）接合面を平面にするだけで容易に接合できる。 （ニ）接合面の平面精度を上げることによって接合強度
を高くできる。 （ホ）接合強度を接合される金属部材の材質の強度と同
一にできる。 （ヘ）接合部の変形を微少にして接合できる。 （ト）接合部周辺における溶接補助材、蝋の削除のよう
な後加工が不要である。 （チ）正確な接合位置で接合が可能である。 （リ）微細部分の接合も簡単に行うことができる。 （ヌ）被接合部材を部品として完成してから接合できる
ので複雑な形状のものを接合により組立可能である。 （ル）被接合部材の性質を損なうことなく接合すること
が可能である。 （オ）異なる材質の金属部材を容易に接合可能である。 （ワ）接合部以外の部分温度を適正に制御して接合可能
である。 （カ）異なる形状の複数の部材を同時に接合可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通電接合方法で接合する二つの部材を
示す斜視図である。

【図２】本発明の通電接合装置の原理構成を示す側面図
である。

【図３】実施例１及び実施例２で接合する丸棒の斜視図
である。

【図４】本発明の接合方法の応用例を示す斜視図であ
る。

【図５】本発明の通電接合方法によりつくったプラスチ
ックギヤ成形型の斜視図である。

【図６】図５の成形型の各部材を分解した状態で示す斜
視図であって、各部材に形成された溝、貫通穴、連通溝
等の配置関係を示す図である

【図７】本発明の通電接合装置の変形例を示す側面図で
ある。

【図８】図７の線Ａ−Ａに沿って見た図であって、通電
電極上での部材の配列状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ 通電接合装置 １１ 通電接合部 １３、１６ 通電電
極 １４ 加圧装置 １７ 電源装置 ２１ 熱処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鴇田 正雄 東京都港区西新橋三丁目20番４号 住友石 炭鉱業株式会社内 (72)発明者 唐沢 均 長野県諏訪市大字中洲4750番地11 諏訪熱 工業株式会社内 (72)発明者 西山 文毅 長野県諏訪市大字中洲4750番地11 諏訪熱 工業株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに接合する複数の部材の接合面をグ
   ラファイト製の型を用いずに互いに突き合わせ、該部材
   を所望の圧力で押圧しながら該部材に所望の直流電流及
   びパルス電流の少なくとも一方の電流を流して仮接合
   し、仮接合された部材を所望の温度条件の下で熱処理す
   ることを特徴とする通電接合方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の通電接合方法におい
   て、該接合面が鏡面である通電接合方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の通電接合方法におい
   て、該接合面が粗面である通電接合方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の通
   電接合方法において、該複数の部材が実質的に同じ材質
   を有する通電接合方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の通
   電接合方法において、該複数の部材が実質的に異なる材
   質を有する通電接合方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の通
   電接合方法において、互いに接合する３個以上の該部材
   を直列に配置し複数対の接合面間で接合する通電接合方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の通
   電接合方法において、該部材の押圧力を５０メガパスカ
   ル以下とする通電接合方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７に記載の通電接合方法
   において、該熱処理を不活性雰囲気下で行う通電接合方
   法。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８に記載の通電接合方法
   において、該熱処理の温度を接合すべき部材の最も低い
   融点の８５％以下の温度範囲で行う通電接合方法。
10. 【請求項１０】 互いに接合すべき複数の部材を接合面
    で接合する接合装置において、 該部材と接触して該部材と電気的に導通可能な対の通電
    電極と、 該対の通電電極に接続されていて該通電電極に直流電流
    及びパルス電流の少なくとも一方の電流を供給する電源
    装置と、 該対の通電電極を該接合面に向かって押圧する加圧装置
    と、を備え、該対の部材をグラファイト製の型を用いず
    に該通電電極の間に挟んで所望の圧力下で該電源装置か
    ら直流電流及びパルス電流の少なくとも一方の電流を流
    して接合する通電接合装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の通電接合装置にお
    いて、更に、電流の通電により仮接合された部材を所望
    の雰囲気下で熱処理する熱処理装置を備える通電接合装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の通電接合装置にお
    いて、更に、該熱処理装置に接続されて該熱処理装置内
    に不活性ガスを供給する不活性ガス供給源を備える通電
    接合装置。
13. 【請求項１３】 複数の部材を通電接合法を用いて接合
    することによって形成される接合体において、該部材に
    通電することにより仮接合された該複数の部材に熱処理
    が施された接合体。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の接合体において、
    接合面が鏡面に加工されている複数の部材を用いて形成
    された接合体。