JP2003088948A

JP2003088948A - 半溶融接合体及び半溶融接合方法

Info

Publication number: JP2003088948A
Application number: JP2001279204A
Authority: JP
Inventors: Manabu Kiuchi; 学木内; Jun Yanagimoto; 潤柳本; Sumio Sugiyama; 澄雄杉山
Original assignee: Foundation for the Promotion of Industrial Science
Current assignee: Foundation for the Promotion of Industrial Science
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】不特定の非金属材料から成り、かつ、不特定の
形状を有する非金属部材と不特定の金属材料から成る金
属部材とを、特別な設備を使用することなく、かつ、多
量のエネルギーを消費することなく、容易な操作によっ
て、強固に接合することができるようにする。【解決手段】半溶融状態から冷却された合金から成る母
材１７と、半溶融状態である該母材１７の表面部分に単
層に配列された状態で圧入されて前記母材１７と接合さ
れた複数の非金属部材１６とを有し、該非金属部材１６
が前記母材１７に圧入された後に表面加工が施された表
面に、それぞれの非金属部材１６の一部が母材１７と同
一面を形成するよう露出している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半溶融接合体及び
半溶融接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、非金属材料と金属材料とを接合す
る方法としては、琺瑯（ほうろう）や七宝のような方法
が広く知られている。この場合、金属材料の表面を非金
属材料としてのガラスの粉（フリット）で被覆し、該ガ
ラスが溶融するまで加熱する。これにより、ガラス同士
が融着して結合すると同時に、ガラスと金属材料とが化
学的に接合される。

【０００３】しかし、前記方法においては、非金属材料
はガラスに限られており、また、該ガラスを溶融して、
金属材料の表面を被覆するものであり、特定の形状を有
する非金属材料と金属材料とを接合することは不可能で
ある。

【０００４】そこで、特定の形状を有する非金属材料と
金属材料とを接合する方法が提案されている（特開平１
０−７４４１号公報及び特開平１０−１９４７９５号公
報参照）。この場合、金属製部品とガラス製部品とを接
合して圧力センサ等の装置を製造するために、前記金属
製部品及びガラス製部品を所定の雰囲気中において熱処
理し、金属材料及びガラスに含有される成分を反応させ
て接合層を形成し、該接合層を介して、金属製部品とガ
ラス製部品とを接合するようになっている。

【０００５】これにより、特定の形状を有する金属製部
品とガラス製部品とを強固に接合することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法においては、金属材料及びガラスに含有される
成分を反応させて接合層を形成するようになっているの
で、接合しようとする金属材料及びガラスの成分が特定
の材質に限られてしまう。すなわち、特定の成分を有す
る金属材料から成る金属製部品と特定の成分を有するガ
ラスから成るガラス製部品とを接合することしかできな
くなってしまう。

【０００７】このように、特定の成分を有するガラス以
外の非金属材料、すなわち、不特定の非金属材料から成
る非金属部材と、不特定の金属材料から成る金属部材と
を接合することができなかった。

【０００８】また、前記金属製部品及びガラス製部品を
所定の雰囲気中において熱処理する必要があるので、所
定の雰囲気を形成するための設備を製造したり、維持す
る必要があり、製造コストやランニングコストが高くな
ってしまう。

【０００９】本発明は、従来の問題点を解決して、不特
定の非金属材料から成り、かつ、不特定の形状を有する
非金属部材と不特定の金属材料から成る金属部材とを、
特別な設備を使用することなく、かつ、多量のエネルギ
ーを消費することなく、容易な操作によって、強固に接
合することができる半溶融接合体及び半溶融接合方法を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の半
溶融接合体においては、半溶融状態から冷却された合金
から成る母材と、半溶融状態である該母材の表面部分に
単層に配列された状態で圧入されて前記母材と接合され
た複数の非金属部材とを有し、該非金属部材が前記母材
に圧入された後に表面加工が施された表面に、それぞれ
の非金属部材の一部が母材と同一面を形成するよう露出
している。

【００１１】本発明の他の半溶融接合体においては、半
溶融状態から冷却された合金から成る母材と、半溶融状
態である該母材の表面部分に単層に配列された状態で圧
入されて前記母材と接合された複数の非金属部材とを有
し、該非金属部材が前記母材に圧入された表面に、それ
ぞれの非金属部材の一部が露出している。

【００１２】本発明の更に他の半溶融接合体において
は、半溶融状態から冷却された合金から成る母材と、半
溶融状態である該母材が内部の空間に圧入されて前記母
材と接合された非金属部材とを有する。

【００１３】本発明の更に他の半溶融接合体において
は、さらに、前記非金属部材は、ガラス、石、樹脂、ゴ
ム、陶器タイル又は木材から成る部材である。

【００１４】本発明の更に他の半溶融接合体において
は、さらに、前記非金属部材は、流動性又は潤滑性を有
する部材である。

【００１５】本発明の半溶融接合方法においては、金型
面上に複数の非金属部材を単層に、かつ、所定の配列を
形成するように配置し、配置された前記非金属部材上に
合金から成る母材を載置し、該母材を固体状態より加熱
して、又は、溶融状態より冷却して半溶融状態とし、前
記母材を前記金型面に圧接して、前記非金属部材を母材
の表面に圧入して、前記非金属部材と母材とを接合す
る。

【００１６】本発明の他の半溶融接合方法においては、
搬送される合金から成る母材を固体状態より加熱して、
又は、溶融状態より冷却して半溶融状態とし、該半溶融
状態の母材の面上に複数の非金属部材を単層に、かつ、
所定の配列を形成するように配置し、回転するロールに
よって前記非金属部材を母材の表面に圧入して、前記非
金属部材と母材とを連続的に接合する。

【００１７】本発明の更に他の半溶融接合方法において
は、金型面上に合金から成る母材を載置し、該母材を固
体状態より加熱して、又は、溶融状態より冷却して半溶
融状態とし、内部の空間が形成された非金属部材を前記
母材に圧接して、前記非金属部材の空間に前記母材を圧
入して、前記非金属部材と母材とを接合する。

【００１８】本発明の更に他の半溶融接合方法において
は、さらに、前記非金属部材は、ガラス、石、樹脂、ゴ
ム、陶器タイル又は木材から成る部材である。

【００１９】本発明の更に他の半溶融接合方法において
は、さらに、前記非金属部材は、流動性又は潤滑性を有
する部材である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明の第１の実施の形態における
半溶融接合方法に使用する接合装置の断面図、図２は本
発明の第１の実施の形態における半溶融接合時の母材の
微細構造を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態に
おける半溶融接合時の母材の微細構造及び温度と固相率
の関係を示す図である。

【００２２】図１において、１０は、半溶融状態の金属
から成る母材に非金属から成る部材を圧入して接合する
接合装置である。ここで、該接合装置１０は、工場の
床、フレーム等の土台１５上に固定された金型１１、該
金型１１の金型面の周囲を取り囲むように取り付けられ
た筒状金型１２、該筒状金型１２の内部に挿入され前記
金型１１の金型面に向かって移動させられる圧接用パン
チ１４、及び、前記金型１１及び筒状金型１２の周囲に
配設されたヒータ等から成る加熱装置１３を有する。

【００２３】そして、前記金型１１の金型面上に非金属
から成る複数の非金属部材１６が所定の配列状態となる
ように配置され、該非金属部材１６上に合金から成る金
属の塊である母材１７が載置されている。

【００２４】ここで、前記非金属部材１６の材質は、例
えば、ガラス、石、樹脂、陶器タイル、木材、ゴム、セ
ラミック、黒鉛、カーバイド、雲母等であるが、いかな
るものであってもよい。また、前記非金属部材１６の形
状は、例えば、粒状、繊維状、棒状、管状、板状、賽子
（さいころ）状、球状、破砕片状、チップ状等である
が、いかなるものであってもよいし、また、一定であっ
ても不定であってもよいし、規則的であっても不規則で
あってもよい。さらに、前記非金属部材１６の配列状態
も、例えば、格子状配列、直線状配列、放射状配列、ラ
ンダム配列等であるが、いかなるものであってもよく、
規則的な配列であってもよいし不規則な配列であっても
よい。

【００２５】なお、本実施の形態において、前記非金属
部材１６は、後述されるように、ガラスから成り、ビー
ズ状、棒状、球状、板状及び不規則形状を有する。

【００２６】また、前記母材１７の材質は、結晶粒から
成る微細構造を有する合金である。該合金は、２元系の
合金であってもよいし、３元系以上の多元系合金であっ
てもよく、例えば、アルミニウム合金、黄銅（真鍮（ち
ゅう））等の銅合金、鋳鉄、ステンレス鋼等の鉄合金等
であるが、いかなる合金であってもよい。なお、本実施
の形態において、前記母材１７はアルミニウム合金であ
り、より詳細には、ＪＩＳにおいて規定されるＡ２０１
１（標準組成：Ｃｕ５．５〔％〕、Ｐｂ０．２〜０．６
〔％〕、Ｂｉ０．２〜０．６〔％〕）である。

【００２７】そして、半溶融状態とは、結晶粒から成る
微細構造において、前記結晶粒の界面、すなわち、結晶
粒界の付近だけが溶融した状態であり、固相部分と液相
部分とが混在した状態である。なお、前記結晶粒界の付
近とは、結晶粒界を中心とするある程度の幅を持った領
域である。ここで、結晶粒から成る微細構造を有する合
金の半溶融状態における硬さは、固相率が０〜３０
〔％〕程度の場合の粘性流体程度の硬さから、固相率が
９０〜１００〔％〕程度のプラスチック程度の硬さに至
るまで、温度又はそれに対応する固相率を変化させるこ
とによって、連続的に変化させることができる。さら
に、前記合金は半溶融状態において、固体金属状態と比
較して、大きな流動性を有する。

【００２８】なお、半溶融状態における合金がこのよう
な性質を有することは、本発明の発明者等により行われ
た研究及び実験によって、証明されている（平成９年度
塑性加工春季講演会講演論文集（１９９７）、Ｐ２５３
−２５４、第４８回塑性加工連合講演会講演論文集（１
９９７）、Ｐ４０７−４０８、第４８回塑性加工連合講
演会講演論文集（１９９７）、Ｐ４０９−４１０、平成
１０年度塑性加工春季講演会講演論文集（１９９８）、
Ｐ８１−８２、第４９回塑性加工連合講演会講演論文集
（１９９８）、Ｐ１２９−１３０、平成１１年度塑性加
工春季講演会講演論文集（１９９９）、Ｐ６５−６６、
第５０回塑性加工連合講演会講演論文集（１９９９）、
Ｐ４１１−４１２、平成１２年度塑性加工春季講演会講
演論文集（２０００）、Ｐ２７９−２８０、第５１回塑
性加工連合講演会講演論文集（２０００）、Ｐ４２７−
４２８、生産研究Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．９（１９９
７）、Ｐ４１９−４２２、生産研究Ｖｏｌ．５１、Ｎ
ｏ．３（１９９９）、Ｐ１０５−１０８、生産研究Ｖｏ
ｌ．５１、Ｎｏ．３（１９９９）、Ｐ１０９−１１２、
生産研究Ｖｏｌ．５２、Ｎｏ．９（２０００）、Ｐ３０
−３３、日本機械学会年次大会講演会（１９９７）、日
本機械学会年次大会講演会（１９９９）、５ｔｈＳＳＰ
ＡＣ、（１９９８）、Ｐ１２３−１３０、ＣＩＲＰ、
（１９９８）、６ｔｈＩＣＴＰ、（１９９９）、Ｐ１４
４３−１４４８、及び、６ｔｈＳＳＰＡＣ、（２００
０）、Ｐ２３５−２４０参照）。

【００２９】ここで、本実施の形態における母材１７で
あるＡ２０１１の半溶融状態における微細構造は、図２
に示されるように、温度によって変化する。図におい
て、左から第１番目の欄はＨａｒｄｎｅｓｓ、すなわ
ち、硬さを示し、左から第２番目の欄はＩｍａｇｅ、す
なわち、硬さの比喩（ゆ）を示し、左から第３番目の欄
はＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、すなわち、微細構造
の拡大写真を示し、左から第４番目の欄はＴｅｍｐ／
〔℃〕（Ｓ．Ｆ．／〔％〕）、すなわち、温度及びそれ
に対応する固相率を示している。なお、前記拡大写真の
中の下２枚の写真は、Ａ２０１１に代えてＡ７０７５
（標準組成：Ｚｎ５．６〔％〕、Ｍｇ２．５〔％〕、Ｃ
ｕ１．６〔％〕、Ｃｒ０．３〔％〕）の微細構造を示す
ものである。

【００３０】また、図３にはＡ２０１１の半溶融状態に
おける微細構造が、温度と固相率の関係を示すグラフと
関連付けて示されている。該グラフにおいて縦軸は固相
率を示し、横軸は温度を示している。そして、前記グラ
フに従って母材１７の温度を調整することによって、母
材１７の固相率を所望の値とすることができる。

【００３１】そして、前記接合装置１０を使用して半溶
融接合体を形成する場合、まず、前記金型１１の金型面
上に複数の非金属部材１６を所定の配列で単層となるよ
うに配置する。続いて、該非金属部材１６上に母材１７
を載置する。続いて、前記加熱装置１３を作動させ、前
記母材１７を所定の温度まで加熱して所定の固相率とな
る半溶融状態とする。続いて、図示されない駆動装置を
作動させ、圧接用パンチ１４を前記金型１１の金型面に
向かって移動させ、前記母材１７を金型面に押し付け
る。これにより、前記母材１７の図１における下側の表
面に金型面上の非金属部材１６が圧入され、前記母材１
７と非金属部材１６とが接合され、半溶融接合体として
の接合体が形成される。この場合、前記母材１７が半溶
融状態となっており、軟質化して流動性が高いので、わ
ずかな力で母材１７を押し付けることによって、非金属
部材１６を圧入させることができる。続いて、筒状金型
１２の内部から前記接合体を取り出して、冷却した後、
切削、研削、研磨等の表面加工を施す。そのため、それ
ぞれの非金属部材１６の一部が母材１７と同一面を形成
するように露出する。これにより、完成品を形成するこ
とができる。

【００３２】次に、本実施の形態における具体例を説明
する。

【００３３】図４は本発明の第１の実施の形態における
半溶融接合体の第１の具体例を示す第１の図、図５は本
発明の第１の実施の形態における半溶融接合体の第１の
具体例を示す第２の図、図６は本発明の第１の実施の形
態における半溶融接合体の第１の具体例における接合部
分の微細構造を示す図である。

【００３４】この場合、母材１７は、直径３２〔ｍ
ｍ〕、高さ１０〔ｍｍ〕の円柱形状を有するアルミニウ
ム合金Ａ２０１１の塊である。また、非金属部材１６は
不定形の工芸ガラスの粒である。なお、該工芸ガラス
は、ＳｉＯ₂の他に、Ｎａ₂Ｏ、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、
Ｂ₂Ｏ₃等を含有する。また、筒状金型１２は、内径３
２〔ｍｍ〕、高さ３０〔ｍｍ〕の寸法を有し、圧接用パ
ンチ１４は、直径３２〔ｍｍ〕、高さ３０〔ｍｍ〕の寸
法を有し、鋼製である。

【００３５】まず、金型１１の金型面上に複数の非金属
部材１６を適当な配列で単層となるように配置する。続
いて、該非金属部材１６上に母材１７を載置する。そし
て、加熱装置１３を作動させ、金型１１及び筒状金型１
２とともに母材１７及び非金属部材１６を、前記母材１
７が所定の温度になるまで加熱する。なお、前記加熱装
置１３は燃焼ガス加熱装置又は高周波誘導加熱装置であ
る。また、前記母材１７は熱電対等の計測手段によって
計測することができる。

【００３６】この場合、前記所定の温度は６２５〜６３
５〔℃〕である。そして、該温度において、Ａ２０１１
から成る母材１７は、半溶融状態となり、固相率が、図
３に示されるように、５０〜７０〔％〕であり、全体が
水を含んだ砂（又は、シャーベット）のような様子を呈
し、ケガキ針のようなものを内部にまで突き刺すことが
できる程度の硬さとなっている。

【００３７】続いて、母材１７が前記所定の温度になる
と、図示されない駆動装置を作動させ、圧接用パンチ１
４を金型１１の金型面に向かって移動させ、前記母材１
７を１０〜２０〔ＭＰａ〕程度の面圧で数秒間加圧す
る。これにより、前記母材１７の下側の表面に金型面上
の非金属部材１６が圧入され、前記母材１７と非金属部
材１６とが接合され、接合体が形成される。この場合、
前記母材１７が半溶融状態となっており、軟質化して流
動性が高いので、わずかな面圧で加圧することによっ
て、非金属部材１６を圧入させることができる。そし
て、前記母材１７を放冷凝固させた後、接合体を筒状金
型１２の内部から取り出す。続いて、前記母材１７の下
側の表面、すなわち、非金属部材１６が圧入されている
側の表面を研削して平滑化する。そのため、それぞれの
非金属部材１６の一部が母材１７と同一面を形成するよ
うに露出する。

【００３８】これにより、図４及び５に示されるような
接合体を形成することができる。なお、図４及び５に示
される接合体は、母材１７と非金属部材１６との接合部
分の状態を観察するために切断され、切断面を有してい
る。該切断面における母材１７と非金属部材１６との接
合部分の微細構造が図６に示される。

【００３９】このように、前記接合装置１０を使用する
と、母材１７が半溶融状態となっており、軟質化して流
動性が高いので、わずかな面圧で加圧することによっ
て、非金属部材１６を圧入させることができる。そのた
め、圧接用パンチ１４を作動させるために消費するエネ
ルギーが少なくて済むので、接合装置１０のランニング
コストを低くすることができる。また、金型１１、筒状
金型１２、圧接用パンチ１４等も高圧に耐えることがで
きる材質で作製する必要がないので、接合装置１０の製
造コストを低くすることができる。

【００４０】また、母材１７が半溶融状態となる温度
は、完全に溶融した状態となる温度よりも低いので、前
記非金属部材１６が高温に曝（さら）されることがな
い。そのため、高温において変質したり、燃焼したり、
溶融したりするような非金属部材１６との接合体を形成
することができる。

【００４１】さらに、母材１７を加熱する温度が低いの
で、加熱装置１３の消費するエネルギーが少なくて済む
ので、接合装置１０のランニングコストを低くすること
ができる。また、金型１１、筒状金型１２、圧接用パン
チ１４等も高温に耐えることができる材質で作製する必
要がないので、接合装置１０の製造コストを低くするこ
とができる。

【００４２】なお、接合装置１０に代えて、他の接合装
置を使用することもできる。

【００４３】図７は本発明の第１の実施の形態における
半溶融接合方法に使用する他の接合装置の断面図、図８
は本発明の第１の実施の形態における半溶融接合方法に
使用する更に他の接合装置の第１の断面図、図９は本発
明の第１の実施の形態における半溶融接合方法に使用す
る更に他の接合装置の第２の断面図である。

【００４４】図７において、２０は、接合装置であり、
回転可能な金型２１、該金型２１に形成された複数の凹
部２２、前記金型２１の上方に配設された燃焼ガス加熱
装置等から成る加熱装置２３、前記凹部２２の内部に挿
入され前記金型２１の金型面に向かって移動させられる
圧接用パンチ２４、及び、前記金型２１に取り付けられ
図示されない駆動装置によって回転させられる回転軸２
５を有する。

【００４５】ここで、凹部２２の形状及び寸法は、図１
に示される前記接合装置１０において金型面と筒状金型
１２とによって形成される空間と同様である。また、非
金属部材１６及び母材１７も前記接合装置１０において
使用されるものと同様である。

【００４６】そして、前記接合装置２０を使用して半溶
融接合体を形成する場合、まず、前記金型２１のある１
つの凹部２２内の金型面上に複数の非金属部材１６を所
定の配列で単層となるように配置する。続いて、該非金
属部材１６上に母材１７を載置する。続いて、回転軸２
５を所定の角度だけ回転させ、前記凹部２２を加熱装置
２３の直下に到達させる。そして、加熱装置２３を作動
させ、前記母材１７を所定の温度まで加熱して所定の固
相率となる半溶融状態とする。この時、他の凹部２２内
の金型面上に複数の非金属部材１６を所定の配列で単層
となるように配置し、該非金属部材１６上に母材１７を
載置すると、接合装置２０のスループットが向上する。

【００４７】次に、前記母材１７が所定の温度にまで加
熱されると、回転軸２５を所定の角度だけ回転させ、前
記凹部２２を圧接用パンチ２４の直下に到達させる。続
いて、図示されない駆動装置を作動させ、圧接用パンチ
２４を前記金型２１の金型面に向かって移動させ、前記
母材１７を金型面に押し付ける。この場合、前記母材１
７を１０〜２０〔ＭＰａ〕程度の面圧で数秒間加圧す
る。これにより、前記母材１７の図７における下側の表
面に金型面上の非金属部材１６が圧入され、前記母材１
７と非金属部材１６とが接合され、半溶融接合体として
の接合体が形成される。この時、他の凹部２２内の母材
１７を前記加熱装置２３を作動させて加熱するようにす
ると、接合装置２０のスループットが向上する。

【００４８】そして、前記母材１７を放冷凝固させた
後、接合体を凹部２２の内部から取り出す。続いて、前
記母材１７の下側の表面、すなわち、非金属部材１６が
圧入されている側の表面に切削、研削、研磨等の表面加
工を施して平滑化する。これにより、完成品を形成する
ことができる。

【００４９】このように、前記接合装置２０を使用する
と、１つの凹部２２内の金型面上に複数の非金属部材１
６を所定の配列で単層となるように配置し、該非金属部
材１６上に母材１７を載置している間に、他の凹部２２
内の母材１７を前記加熱装置２３を作動させて加熱する
ことができ、更に、他の凹部２２内の母材１７を加圧し
て非金属部材１６と接合させることができる。そのた
め、接合装置２０のスループットが向上する。

【００５０】図８において、３０は、接合装置であり、
母材３７の搬送路の上方に配設された回転可能なロール
としての上側ロール３１、前記搬送路の下方に配設され
た回転可能なロールとしての下側ロール３２、前記搬送
路の上方であり前記上側ロール３１よりも上流に配設さ
れた燃焼ガス加熱装置等から成る加熱装置３３を有す
る。また、母材３７は、前記接合装置１０及び２０にお
いて使用されるものと同様の材質であるが、ある程度の
長さを有する板状体又は連続する帯状体であり、前記上
側ロール３１及び下側ロール３２によって、又は、図示
されない搬送ロール等の搬送手段によって、図における
左方へ搬送される。なお、非金属部材３８は、前記接合
装置１０及び２０において使用されるものと同様のもの
であるが、前記上側ロール３１と加熱装置３３の間にお
いて、搬送される母材３７上に連続的に供給されるよう
になっている。

【００５１】そして、前記接合装置３０を使用して半溶
融接合体を形成する場合、まず、加熱装置３３を作動さ
せ、搬送される母材３７の図における上側の部分を所定
の温度にまで加熱する。これにより、前記上側の部分
は、所定の固相率である半溶融状態部分３９となる。そ
して、該半溶融状態部分３９が搬送されて、上側ロール
３１の直下に到達する直前の位置で、非金属部材３８が
半溶融状態部分３９上に連続的に供給される。この場
合、前記非金属部材３８は、搬送されて移動する母材３
７の半溶融状態部分３９の表面上に所定の配列で単層と
なって載置されるように供給される。

【００５２】続いて、前記非金属部材３８が表面上に載
置された半溶融状態部分３９は上側ロール３１の直下に
到達する。これにより、前記母材３７及び非金属部材３
８は、上側ロール３１及び下側ロール３２によって上下
から圧力を加えられるので、前記非金属部材３８が半溶
融状態部分３９に圧入される。そして、母材３７と非金
属部材３８とが接合され、半溶融接合体としての接合体
が形成される。

【００５３】続いて、母材３７は、上側ロール３１及び
下側ロール３２よりも下流に搬送され、放冷凝固され
る。そして、必要に応じて所定の長さに切断され、母材
３７の上側の表面、すなわち、非金属部材３８が圧入さ
れている側の表面に切削、研削、研磨等の表面加工を施
して平滑化する。これにより、完成品を形成することが
できる。

【００５４】このように、前記接合装置３０を使用する
と、搬送される母材３７を連続的に加熱して、連続する
半溶融状態部分３９を形成し、該半溶融状態部分３９の
表面上に連続的に非金属部材３８を供給し、上側ロール
３１及び下側ロール３２によって母材３７及び非金属部
材３８を連続的に加圧して接合させることができる。そ
のため、接合装置３０のスループットが向上する。ま
た、母材３７が半溶融状態となっており、流動性が高い
ので、わずかな圧力で加圧することによって、非金属部
材３８を圧入させることができる。そのため、上側ロー
ル３１及び下側ロール３２を高圧に耐えることができる
材質で作製する必要がないので、接合装置３０の製造コ
ストを低くすることができる。

【００５５】図９において、３５は接合装置であり、加
熱装置３３が母材３７の搬送路の上方及び下方に配設さ
れる点でのみ、図８に示される接合装置３０と相違す
る。なお、図９に示される例において、非金属部材３８
は、帯状部材３６に付着された状態で、搬送される母材
３７上に連続的に供給されるようになっている。

【００５６】ここで、前記帯状部材３６は、紙、樹脂フ
ィルム、織布、不織布等の材質から成る長尺の帯状、又
は、テープ状の部材で、あり、一方の面に接着剤等によ
って、多数の非金属部材３８が所定の配列で付着されて
いる。そして、前記帯状部材３６の材質は、母材３７が
半溶融状態となる温度において燃焼し焼失する材質であ
る。そのため、前記非金属部材３８が母材３７の半溶融
状態部分３９に圧入される際に、前記帯状部材３６は燃
焼して焼失するので、接合体に残留することがない。

【００５７】このように、前記接合装置３０を使用する
と、母材３７の対向する２面に非金属部材３８が圧入さ
れた接合体を容易に製造することができる。

【００５８】次に、半溶融接合体の構成について説明す
る。

【００５９】図１０は本発明の第１の実施の形態におけ
る半溶融接合体の構成を示す第１の図、図１１は本発明
の第１の実施の形態における半溶融接合体の構成を示す
第２の図、図１２は本発明の第１の実施の形態における
半溶融接合体の構成を示す第３の図、図１３は本発明の
第１の実施の形態における半溶融接合体の構成を示す第
４の図である。

【００６０】図１０において、母材２７は、長方形状の
断面を有し、該長方形の１長辺に対応する表面部分に非
金属部材２６が単層に配列された状態で圧入されて、接
合体が形成されている。

【００６１】図１１においては、前記母材２７の長方形
断面の対向する２長辺に対応する表面部分に非金属部材
２６が単層に配列された状態で圧入されて、接合体が形
成されている。

【００６２】図１２においては、前記母材２７の長方形
断面の１短辺に対応する表面部分に非金属部材２６が単
層に配列された状態で圧入されて、接合体が形成されて
いる。

【００６３】図１３においては、前記母材２７の長方形
断面の対向する２短辺に対応する表面部分に非金属部材
２６が単層に配列された状態で圧入されて、接合体が形
成されている。

【００６４】次に、第２〜７の具体例について説明す
る。

【００６５】図１４は本発明の第１の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第２の具体例を示す図である。

【００６６】この場合、母材１７は、前記第１の具体例
と同様であるが、非金属部材１６は直径１〔ｍｍ〕程度
の球形状を有する赤色透明ビーズの粒である。そして、
前記非金属部材１６を縦横に整列させて配置し、前記母
材１７と接合させる。なお、その他の点については、前
記第１の具体例と同様なので、説明を省略する。

【００６７】これにより、図１４に示されるような接合
体を形成することができる。

【００６８】図１５は本発明の第１の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第３の具体例を示す図である。

【００６９】この場合、母材１７は、前記第１の具体例
と同様であるが、非金属部材１６は直径２〔ｍｍ〕程度
の球形状を有する黒色ビーズの粒である。そして、前記
非金属部材１６を縦横に整列させて配置し、前記母材１
７と接合させる。なお、その他の点については、前記第
１の具体例と同様なので、説明を省略する。

【００７０】これにより、図１５に示されるような接合
体を形成することができる。

【００７１】図１６は本発明の第１の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第４の具体例を示す図である。

【００７２】この場合、母材１７は、前記第１の具体例
と同様であるが、非金属部材１６は直径５〔ｍｍ〕、長
さ３〔ｍｍ〕程度の円柱形状を有する花模様のビーズで
ある。そして、前記非金属部材１６を意匠的に配置し、
前記母材１７と接合させる。なお、その他の点について
は、前記第１の具体例と同様なので、説明を省略する。

【００７３】これにより、図１６に示されるような接合
体を形成することができる。

【００７４】図１７は本発明の第１の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第５の具体例を示す図である。

【００７５】この場合、母材１７は、前記第１の具体例
と同様であるが、非金属部材１６は大きさ５〔ｍｍ〕程
度の不定形青色粒ガラスである。そして、前記非金属部
材１６を意匠的に配置し、前記母材１７と接合させる。
なお、その他の点については、前記第１の具体例と同様
なので、説明を省略する。

【００７６】これにより、図１７に示されるような接合
体を形成することができる。

【００７７】図１８は本発明の第１の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第６の具体例を示す図である。

【００７８】この場合、母材１７は、前記第１の具体例
と同様であるが、非金属部材１６は適当な長さに切断さ
れた直径１〔ｍｍ〕程度の工芸用棒状橙色ガラスであ
る。そして、前記非金属部材１６を意匠的に配置し、前
記母材１７と接合させる。なお、その他の点について
は、前記第１の具体例と同様なので、説明を省略する。

【００７９】これにより、図１８に示されるような接合
体を形成することができる。

【００８０】図１９は本発明の第１の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第７の具体例を示す図である。

【００８１】この場合、母材１７は、前記第１の具体例
と同様であるが、非金属部材１６は直径２〔ｍｍ〕程度
の球形状を有する橙色ビーズの粒と、大きさ５〔ｍｍ〕
程度の不定形薄紫色ガラスとを混ぜ合わせたものであ
る。そして、前記非金属部材１６を意匠的に配置し、前
記母材１７と接合させる。なお、その他の点について
は、前記第１の具体例と同様なので、説明を省略する。

【００８２】これにより、図１９に示されるような接合
体を形成することができる。

【００８３】このように、本実施の形態においては、半
溶融状態である母材１７の表面部分に単層に配列された
複数の非金属部材１６を圧入して前記母材１７と接合
し、表面加工が施された表面に非金属部材１６が母材１
７と同一面を形成するよう露出させて接合体を形成する
ようになっている。

【００８４】そのため、母材１７が半溶融状態となって
おり、流動性が高いので、わずかな面圧で加圧すること
によって、非金属部材１６を圧入させることができる。
したがって、圧接用パンチ１４を作動させるために消費
するエネルギーが少なくて済むので、接合装置１０、２
０及び３０のランニングコストを低くすることができ
る。また、金型１１、筒状金型１２、圧接用パンチ１４
等も高圧に耐えることができる材質で作製する必要がな
いので、接合装置１０、２０及び３０の製造コストを低
くすることができる。

【００８５】また、母材１７が半溶融状態となる温度
は、完全に溶融した状態となる温度よりも低いので、前
記非金属部材１６が高温に曝されることがない。そのた
め、高温において変質したり、燃焼したり、溶融したり
するような非金属部材１６との接合体を形成することが
できる。

【００８６】さらに、母材１７を加熱する温度が低いの
で、加熱装置１３の消費するエネルギーが少なくて済む
ので、接合装置１０、２０及び３０のランニングコスト
を低くすることができる。また、金型１１、筒状金型１
２、圧接用パンチ１４等も高温に耐えることができる材
質で作製する必要がないので、接合装置１０、２０及び
３０の製造コストを低くすることができる。

【００８７】さらに、表面加工が施された表面に非金属
部材１６が母材１７と同一面を形成するよう露出させて
いるので、意匠的な効果を有する接合体を形成すること
ができる。

【００８８】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構造を有
するもの及び同じ動作については、その説明を省略す
る。

【００８９】図２０は本発明の第２の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第１の具体例を示す図、図２１は本発
明の第２の実施の形態における半溶融接合体の第２の具
体例を示す図である。

【００９０】本実施の形態の第１の具体例において、母
材１７は前記第１の実施の形態における第１〜７の具体
例と同様であるが、非金属部材１６は１辺が１〔ｃ
ｍ〕、厚さ４〔ｍｍ〕程度の正方形厚板状の形状を有す
る赤色の陶器製タイルである。そして、前記非金属部材
１６を縦横に整列させ、かつ、赤色に着色された面が金
型面に接するように配置して、前記母材１７と接合させ
る。

【００９１】なお、接合方法については、前記第１の実
施の形態における第１〜７の具体例と同様であるが、本
実施の形態の第１の具体例においては、接合体の非金属
部材１６が圧入されている側の表面に表面加工を施さな
いようになっている。そのため、接合体における母材１
７の表面は、図２０に示されるように、平滑でない。一
方、非金属部材１６の表面は、表面加工が施されないの
で、図２０に示されるように、着色された曲面が維持さ
れている。

【００９２】また、第２の具体例の場合、非金属部材１
６としての陶器製タイルの色が青色である点を除き、前
記第１の具体例と同様であり、図２１に示されるような
接合体を形成することができる。

【００９３】このように、本実施の形態においては、接
合体の非金属部材１６が圧入されている側の表面に表面
加工を施さないようになっている。

【００９４】そのため、非金属部材１６が表面に着色を
施した面を有する場合でも、前記着色を維持することが
できる。また、表面が平滑でないので、意匠的な効果を
有する接合体を形成することができる。さらに、表面加
工を施す手間が省けるので、接合体の製造コストを低く
することができる。

【００９５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ
構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を
省略する。

【００９６】図２２は本発明の第３の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第１の具体例を示す図、図２３は本発
明の第３の実施の形態における半溶融接合体の第２の具
体例を示す図である。

【００９７】本実施の形態の第１の具体例において、母
材１７は黄銅（組成：Ｃｕ６５〔％〕、Ｚｎ３５
〔％〕）の粉体（１００メッシュ）である。一方、非金
属部材１６は最大１５〔ｍｍ〕程度の不定形の無色透明
板ガラスである。そして、前記非金属部材１６意匠的に
配置して、前記母材１７と接合させる。ここで、該母材
１７は、約９００〔℃〕に加熱され固相率約６０〔％〕
の半溶融状態となる。そして、接合方法等その他の点に
ついては、前記第１の実施の形態における第１〜７の具
体例と同様である。これにより、図２２に示されるよう
な接合体を形成することができる。

【００９８】また、第２の具体例の場合、非金属部材１
６としての不定形の板ガラスの色が黄緑色である点を除
き、前記第１の具体例と同様であり、図２３に示される
ような接合体を形成することができる。

【００９９】このように、本実施の形態においては、母
材１７としてアルミニウム合金に代えて銅合金である黄
銅を使用して接合体を形成するようになっている。

【０１００】この場合、母材１７としての黄銅の半溶融
状態における温度が、アルミニウム合金の半溶融状態に
おける温度より高いので、非金属部材１６としての板ガ
ラスが溶融する。そのため、意匠的な効果を有する接合
体を形成することができる。

【０１０１】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜３の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【０１０２】図２４は本発明の第４の実施の形態におけ
る半溶融接合体の第１の具体例を示す図、図２５は本発
明の第４の実施の形態における半溶融接合体の第２の具
体例を示す図、図２６は本発明の第４の実施の形態にお
ける半溶融接合体の第３の具体例を示す図である。

【０１０３】本実施の形態の第１の具体例において、母
材１７は前記第１の実施の形態における第１〜７の具体
例と同様であるが、非金属部材１６は大きさが５〔ｍ
ｍ〕程度のかんらん石である。そして、前記非金属部材
１６を意匠的に配置して、前記母材１７と接合させる。
なお、接合方法については、前記第１の実施の形態にお
緩ける第１〜７の具体例と同様である。これにより、図
２４に示されるような接合体を形成することができる。

【０１０４】また、第２の具体例の場合、非金属部材１
６が各種の小石である点を除き、前記第１の具体例と同
様である。これにより、図２５に示されるような接合体
を形成することができる。

【０１０５】さらに、第３の具体例の場合、非金属部材
１６が大きさ１０〔ｍｍ〕程度の瑪瑙（めのう）である
点を除き、前記第１及び第２の具体例と同様である。こ
れにより、図２６に示されるような接合体を形成するこ
とができる。

【０１０６】このように、本実施の形態においては、非
金属部材１６として自然石を使用して接合体を形成する
ようになっている。そのため、意匠的な効果を有する接
合体を形成することができる。

【０１０７】次に、本発明の第５の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜４の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【０１０８】本実施の形態において、母材１７は前記第
１の実施の形態における第１〜７の具体例と同様であ
り、非金属部材１６は、黒鉛粉、黒鉛粒、黒鉛棒又は黒
鉛板である。そして、前記非金属部材１６を配置して、
前記母材１７と接合させる。なお、接合方法について
は、前記第１の実施の形態における第１〜７の具体例と
同様である。これにより、非金属部材１６としての黒鉛
粉、黒鉛粒、黒鉛棒又は黒鉛板の一部が母材１７と同一
面を形成するように露出した接合体を形成することがで
きる。

【０１０９】このように、本実施の形態においては、流
動性又は潤滑性を有する材質である黒鉛から成る黒鉛
粉、黒鉛粒、黒鉛棒又は黒鉛板の一部が母材１７と同一
面を形成するように露出した接合体を形成することがで
きる。そのため、該接合体は流動性又は潤滑性を有する
表面を備えた金属部材として、例えば、軸受、スライド
レール、スライドガイド部材等の摺（しゅう）動面を備
えた装置に適用することができる。

【０１１０】また、前記母材１７は、アルミニウム合金
の他に、黄銅等の銅合金、鋳鉄、鉄鋼、ステンレス鋼等
の鉄合金等であってもよい。さらに、非金属部材１６
も、黒鉛の他に、カーバイド、雲母等のような流動性又
は潤滑性を有する材質から成る部材であってもよい。こ
の場合、例えば、鉄合金から成る母材の表面に、黒鉛、
カーバイド、雲母等のような流動性又は潤滑性を有する
部材の一部が同一面を形成するように露出した表面を備
えた接合体を押出成形用ダイ、引抜成形用ダイ等に適用
することもできる。

【０１１１】このように、本実施の形態においては、半
溶融状態の母材１７に、流動性又は潤滑性を有する非金
属部材１６を接合するので、接合の際に非金属部材１６
の流動性又は潤滑性が損なわれることがない。そのた
め、流動性又は潤滑性を有する表面を備えた接合体を得
ることができる。

【０１１２】次に、本発明の第６の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜５の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【０１１３】本実施の形態において、母材１７は前記第
１の実施の形態における第１〜７の具体例と同様であ
り、非金属部材１６は、難燃性のプラスチックである。
そして、前記非金属部材１６は、適当な形状及び大きさ
を有しており、任意の配列に配置して、前記母材１７と
接合させる。なお、接合方法については、前記第１の実
施の形態における第１〜７の具体例と同様である。これ
により、非金属部材１６としてのプラスチックの一部が
母材１７と同一面を形成するように露出した接合体を形
成することができる。

【０１１４】このように、本実施の形態においては、非
金属部材１６として難燃性のプラスチックを使用して接
合体を形成するようになっている。そのため、意匠的な
効果を有する接合体を形成することができる。

【０１１５】次に、本発明の第７の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜６の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【０１１６】図２７は本発明の第７の実施の形態におけ
る第１の具体例の非金属部材の断面図、図２８は本発明
の第７の実施の形態における第１の具体例の半溶融接合
に使用する接合装置の断面図、図２９は本発明の第７の
実施の形態における半溶融接合体の第１の具体例の接合
体を示す第１の図、図３０は本発明の第７の実施の形態
における半溶融接合体の第１の具体例の接合体を示す第
２の図である。

【０１１７】図２７において、４６ａは、木材から成る
非金属部材であり、より詳細には、直径３２〔ｍｍ〕、
高さ１０〔ｍｍ〕の円柱形状を有する桜材である。そし
て、非金属部材４６ａの内部には、空間としての貫通孔
４９ａが中心部に１つ上下方向に延伸するように形成さ
れている。

【０１１８】また、図２８において、４０は、半溶融状
態の金属から成る母材に非金属から成る部材を圧入して
接合する接合装置である。ここで、該接合装置４０は、
工場の床、フレーム等の土台４５上に固定された金型４
１、該金型４１の金型面の周囲を取り囲むように取り付
けられた筒状金型４２、該筒状金型４２の内部に挿入さ
れ前記金型４１の金型面に向かって移動させられる圧接
用パンチ４４、及び、前記金型４１及び筒状金型４２の
周囲に配設された燃焼ガス加熱装置又は高周波誘導加熱
装置から成る加熱装置４３を有する。さらに、前記筒状
金型４２の上方には、母材４７を冷却するための冷却水
を散布する水冷ノズル４８が配設される。

【０１１９】そして、前記金型４１の金型面上に合金か
ら成る金属の塊である母材４７が載置されている。ここ
で、該母材４７は、前記第１の実施の形態と同様に、直
径３２〔ｍｍ〕、高さ１０〔ｍｍ〕の円柱形状を有する
アルミニウム合金Ａ２０１１の塊である。そして、前記
圧接用パンチ４４の下面には、前記非金属部材４６ａが
取り付けられる。この場合、前記非金属部材４６ａは、
図２７における下側の面が下側となり、母材４７の上面
に対向するように取り付けられる。また、筒状金型４２
は、内径３２〔ｍｍ〕、高さ３０〔ｍｍ〕の寸法を有
し、圧接用パンチ４４は、直径３２〔ｍｍ〕、高さ３０
〔ｍｍ〕の寸法を有し、鋼製である。

【０１２０】続いて、加熱装置４３を作動させ、金型４
１及び筒状金型４２とともに母材４７を所定の温度にな
るまで加熱する。ここで、該所定の温度は６２５〜６３
５〔℃〕であり、Ａ２０１１から成る母材４７は、半溶
融状態となり、固相率が５０〜７０〔％〕となる。

【０１２１】そして、母材４７が前記所定の温度になる
と、図示されない駆動装置を作動させ、圧接用パンチ４
４を金型４１の金型面に向かって移動させ、前記母材４
７を１０〜２０〔ＭＰａ〕程度の面圧で数秒間加圧す
る。すると、前記母材４７の上側の表面部分が、圧接用
パンチ４４の下面に取り付けられた非金属部材４６ａに
形成された貫通孔４９ａ内に圧入され、該貫通孔４９ａ
内に充填（てん）される。これにより、前記母材４７と
非金属部材４６ａとが接合され、接合体が形成される。
この場合、前記母材４７が半溶融状態となっており、流
動性が高いので、わずかな面圧で加圧することによっ
て、貫通孔４９ａ内に圧入させることができる。

【０１２２】続いて、水冷ノズル４８から冷却水を散布
して母材４７を冷却する。これにより、母材４７の温度
が急激に低下するので、非金属部材４６ａにおける該母
材４７と接触している部分の燃焼を防止することができ
る。

【０１２３】そして、前記母材４７を冷却凝固させた
後、接合体を筒状金型４２の内部から取り出す。これに
より、図２９及び３０に示されるような接合体を形成す
ることができる。

【０１２４】図３１は本発明の第７の実施の形態におけ
る第２の具体例の非金属部材の断面図、図３２は本発明
の第７の実施の形態における半溶融接合体の第２の具体
例の接合体を示す第１の図、図３３は本発明の第７の実
施の形態における半溶融接合体の第２の具体例の接合体
を示す第２の図である。

【０１２５】この場合、母材１７は、前記第１の具体例
と同様であるが、非金属部材４６ｂは、前記非金属部材
４６ａと同様の寸法、形状を有する桜材であるが、図３
１に示されるように、内部に空間としての貫通孔４９ｂ
が２つ形成されている。なお、その他の点については、
前記第１の具体例と同様なので、説明を省略する。これ
により、図３２及び３３に示されるような接合体を形成
することができる。

【０１２６】図３４は本発明の第７の実施の形態におけ
る第３の具体例の非金属部材の断面図、図３５は本発明
の第７の実施の形態における半溶融接合体の第３の具体
例の接合体を示す第１の図、図３６は本発明の第７の実
施の形態における半溶融接合体の第３の具体例の接合体
を示す第２の図である。

【０１２７】この場合、母材１７は、前記第１及び第２
の具体例と同様であるが、非金属部材４６ｃは、前記非
金属部材４６ａ及び４６ｂと同様の寸法、形状を有する
桜材であるが、図３４に示されるように、内部に空間と
しての貫通孔４９ｃが形成されている。なお、その他の
点については、前記第１及び第２の具体例と同様なの
で、説明を省略する。これにより、図３５及び３６に示
されるような接合体を形成することができる。

【０１２８】このように、本実施の形態においては、非
金属部材４６ａ、４６ｂ及び４６ｃの内部に形成された
空間としての貫通孔４９ａ、４９ｂ、４９ｃに母材１７
を圧入して充填することによって、接合体を形成するよ
うになっている。

【０１２９】そのため、比較的大きな寸法を有する非金
属部材４６ａ、４６ｂ及び４６ｃを母材１７と接合させ
ることができる。また、非金属部材４６ａ、４６ｂ及び
４６ｃの一面にだけ母材１７が接合した接合体を形成す
ることができる。この場合、空間としての貫通孔４９
ａ、４９ｂ、４９ｃの形状を調整することによって、非
金属部材４６ａ、４６ｂ及び４６ｃの他の面に母材１７
がほとんど露出しないようにすることもできる。

【０１３０】また、母材１７が半溶融状態となる温度
は、完全に溶融した状態となる温度よりも低いので、接
合させた後、迅速に冷却すれば、木材から成る前記非金
属部材４６ａ、４６ｂ及び４６ｃが燃焼することなく、
接合体を形成することができる。

【０１３１】さらに、前記母材１７が半溶融状態となっ
ており、流動性が高いので、わずかな面圧で加圧するこ
とによって、非金属部材４６ａ、４６ｂ及び４６ｃの内
部に形成された空間としての貫通孔４９ａ、４９ｂ、４
９ｃに圧入して充填することができる。そのため、非金
属部材４６ａ、４６ｂ及び４６ｃが木材のように強度の
低い材質から成る場合であっても、接合体を形成するこ
とができる。

【０１３２】なお、前記非金属部材４６ａ、４６ｂ及び
４６ｃは、ガラス、石、樹脂等から成るものであっても
よいし、黒鉛、カーバイド、雲母等のような潤滑性を有
する材質から成るものであってもよい。さらに、母材１
７も、アルミニウム合金の他に、銅合金、鉄合金等であ
ってもよい。

【０１３３】次に、本発明の第８の実施の形態について
説明する。なお、前記第１〜７の実施の形態と同じ構造
を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略
する。

【０１３４】図３７は本発明の第８の実施の形態におけ
る半溶融接合体を示す断面図である。

【０１３５】図において、５１は、母材としての第１継
ぎ手５４及び非金属部材としての光ファイバー５３から
成る半溶融接合体としての第１の接合体であり、５２は
母材としての第２継ぎ手５５及び前記光ファイバー５３
から成る半溶融接合体としての第２の接合体である。

【０１３６】ここで、第１継ぎ手５４及び第２継ぎ手５
５は、アルミニウム合金、銅合金等から成り、光ファイ
バー５３は、ガラス、樹脂等から成るものである。そし
て、前記第１継ぎ手５４は、凹部を備え、前記光ファイ
バー５３は、その中心軸線が前記凹部の中心軸線と一致
するように、かつ、その端面が前記凹部の底面と同一面
を形成するようになっている。また、前記第２継ぎ手５
５は、前記第１継ぎ手５４の凹部に嵌（かん）合する凸
部を備え、前記光ファイバ−５３は、その中心軸線が前
記凸部の中心軸線と一致するように、かつ、その端面が
前記凸部の頂面と同一面を形成するようになっている。
そのため、前記第１の接合体５４と第２の接合体５５と
は、互いに結合し、光ファイバー５３のコネクタとして
機能することができる。

【０１３７】また、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【０１３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、半溶融接合体においては、半溶融状態から冷却さ
れた合金から成る母材と、半溶融状態である該母材の表
面部分に単層に配列された状態で圧入されて前記母材と
接合された複数の非金属部材とを有し、該非金属部材が
前記母材に圧入された後に表面加工が施された表面に、
それぞれの非金属部材の一部が母材と同一面を形成する
よう露出している。

【０１３９】この場合、母材が半溶融状態となってお
り、流動性が高いので、わずかな面圧で加圧することに
よって、非金属部材を圧入させることができるので、容
易に低いコストで半溶融接合体を形成することができ
る。

【０１４０】また、母材が半溶融状態となる温度は、完
全に溶融した状態となる温度よりも低いので、前記非金
属部材が高温に曝されることがないので、高温において
変質したり、燃焼したり、溶融したりするような非金属
部材との半溶融接合体を形成することができる。

【０１４１】さらに、表面加工が施された表面に非金属
部材が母材と同一面を形成するよう露出させているの
で、意匠的な効果を有する半溶融接合体を形成すること
ができる。

【０１４２】他の半溶融接合体においては、半溶融状態
から冷却された合金から成る母材と、半溶融状態である
該母材の表面部分に単層に配列された状態で圧入されて
前記母材と接合された複数の非金属部材とを有し、該非
金属部材が前記母材に圧入された表面に、それぞれの非
金属部材の一部が露出している。

【０１４３】この場合、接合体の非金属部材が圧入され
ている側の表面に表面加工を施さないようになっている
ので、前記非金属部材が表面に着色を施した面を有する
場合でも、前記着色を維持することができる。また、表
面が平滑でないので、意匠的な効果を有する接合体を形
成することができる。

【０１４４】更に他の半溶融接合体においては、半溶融
状態から冷却された合金から成る母材と、半溶融状態で
ある該母材が内部の空間に圧入されて前記母材と接合さ
れた非金属部材とを有する。

【０１４５】この場合、比較的大きな寸法を有する非金
属部材を母材と接合させることができる。また、非金属
部材の一面にだけ母材が接合した接合体を形成すること
ができ、空間の形状を調整することによって、非金属部
材の他の面に母材がほとんど露出しないようにすること
もできる。

【０１４６】さらに、前記母材が半溶融状態となってお
り、流動性が高いので、わずかな面圧で加圧することに
よって、非金属部材の内部に形成された空間に圧入して
充填することができるので、非金属部材が強度の低い材
質から成る場合であっても、接合体を形成することがで
きる。

【０１４７】更に他の半溶融接合体においては、さら
に、前記非金属部材は、ガラス、石、樹脂、ゴム、陶器
タイル又は木材から成る部材である。

【０１４８】この場合、意匠的な効果を有する接合体を
形成することができる。

【０１４９】更に他の半溶融接合体においては、さら
に、前記非金属部材は、流動性又は潤滑性を有する部材
である。

【０１５０】この場合、潤滑性を有する表面を備えた金
属部材として、例えば、軸受、スライドレール、スライ
ドガイド部材等の摺動面を備えた装置や押出成形用ダ
イ、引抜成形用ダイ等に適用することができる。

【０１５１】半溶融接合方法においては、金型面上に複
数の非金属部材を単層に、かつ、所定の配列を形成する
ように配置し、配置された前記非金属部材上に合金から
成る母材を載置し、該母材を固体状態より加熱して、又
は、溶融状態より冷却して半溶融状態とし、前記母材を
前記金型面に圧接して、前記非金属部材を母材の表面に
圧入して、前記非金属部材と母材とを接合する。

【０１５２】この場合、母材が半溶融状態となってお
り、流動性が高いので、わずかな面圧で加圧することに
よって、非金属部材を圧入させることができる。したが
って、圧接用パンチを作動させるために消費するエネル
ギーが少なくて済むので、接合装置のランニングコスト
を低くすることができる。また、金型、筒状金型、圧接
用パンチ等も高圧に耐えることができる材質で作製する
必要がないので、接合装置の製造コストを低くすること
ができる。

【０１５３】また、母材が半溶融状態となる温度は、完
全に溶融した状態となる温度よりも低いので、前記非金
属部材が高温に曝されることがないので、高温において
変質したり、燃焼したり、溶融したりするような非金属
部材との接合体を形成することができる。

【０１５４】さらに、母材を加熱する温度が低いので、
加熱装置の消費するエネルギーが少なくて済むので、接
合装置のランニングコストを低くすることができる。ま
た、金型、筒状金型、圧接用パンチ等も高温に耐えるこ
とができる材質で作製する必要がないので、接合装置の
製造コストを低くすることができる。

【０１５５】他の半溶融接合方法においては、搬送され
る合金から成る母材を固体状態より加熱して、又は、溶
融状態より冷却して半溶融状態とし、該半溶融状態の母
材の面上に複数の非金属部材を単層に、かつ、所定の配
列を形成するように配置し、回転するロールによって前
記非金属部材を母材の表面に圧入して、前記非金属部材
と母材とを連続的に接合する。

【０１５６】この場合、搬送される母材を連続的に加熱
して、連続する半溶融状態の部分を形成し、該半溶融状
態の部分の表面上に連続的に非金属部材を供給し、ロー
ルによって母材及び非金属部材を連続的に加圧して接合
させることができる。そのため、接合装置のスループッ
トが向上する。また、母材が半溶融状態となっており、
流動性が高いので、わずかな圧力で加圧することによっ
て、非金属部材を圧入させることができので、ロールを
高圧に耐えることができる材質で作製する必要がなく、
接合装置の製造コストを低くすることができる。

【０１５７】更に他の半溶融接合方法においては、金型
面上に合金から成る母材を載置し、該母材を固体状態よ
り加熱して、又は、溶融状態より冷却して半溶融状態と
し、内部の空間が形成された非金属部材を前記母材に圧
接して、前記非金属部材の空間に前記母材を圧入して、
前記非金属部材と母材とを接合する。

【０１５８】この場合、比較的大きな寸法を有する非金
属部材を母材と接合させることができる。また、非金属
部材の一面にだけ母材が接合した接合体を形成すること
ができ、空間の形状を調整することによって、非金属部
材の他の面に母材がほとんど露出しないようにすること
もできる。

【０１５９】また、母材が半溶融状態となる温度は、完
全に溶融した状態となる温度よりも低いので、接合させ
た後、迅速に冷却すれば、燃焼しやすい非金属部材であ
っても、接合体を形成することができる。

【０１６０】さらに、前記母材が半溶融状態となってお
り、流動性が高いので、わずかな面圧で加圧することに
よって、非金属部材の内部に形成された空間に圧入して
充填することができるので、非金属部材が強度の低い材
質から成る場合であっても、接合体を形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
方法に使用する接合装置の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
時の母材の微細構造を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
時の母材の微細構造及び温度と固相率の関係を示す図で
ある。

【図４】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
体の第１の具体例を示す第１の図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
体の第１の具体例を示す第２の図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
体の第１の具体例における接合部分の微細構造を示す図
である。

【図７】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
方法に使用する他の接合装置の断面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
方法に使用する更に他の接合装置の断面図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態における半溶融接合
方法に使用する更に他の接合装置の第２の断面図であ
る。

【図１０】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の構成を示す第１の図である。

【図１１】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の構成を示す第２の図である。

【図１２】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の構成を示す第３の図である。

【図１３】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の構成を示す第４の図である。

【図１４】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の第２の具体例を示す図である。

【図１５】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の第３の具体例を示す図である。

【図１６】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の第４の具体例を示す図である。

【図１７】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の第５の具体例を示す図である。

【図１８】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の第６の具体例を示す図である。

【図１９】本発明の第１の実施の形態における半溶融接
合体の第７の具体例を示す図である。

【図２０】本発明の第２の実施の形態における半溶融接
合体の第１の具体例を示す図である。

【図２１】本発明の第２の実施の形態における半溶融接
合体の第２の具体例を示す図である。

【図２２】本発明の第３の実施の形態における半溶融接
合体の第１の具体例を示す図である。

【図２３】本発明の第３の実施の形態における半溶融接
合体の第２の具体例を示す図である。

【図２４】本発明の第４の実施の形態における半溶融接
合体の第１の具体例を示す図である。

【図２５】本発明の第４の実施の形態における半溶融接
合体の第２の具体例を示す図である。

【図２６】本発明の第４の実施の形態における半溶融接
合体の第３の具体例を示す図である。

【図２７】本発明の第７の実施の形態における第１の具
体例の非金属部材の断面図である。

【図２８】本発明の第７の実施の形態における第１の具
体例の半溶融接合に使用する接合装置の断面図である。

【図２９】本発明の第７の実施の形態における半溶融接
合体の第１の具体例の接合体を示す第１の図である。

【図３０】本発明の第７の実施の形態における半溶融接
合体の第１の具体例の接合体を示す第２の図である。

【図３１】本発明の第７の実施の形態における第２の具
体例の非金属部材の断面図である。

【図３２】本発明の第７の実施の形態における半溶融接
合体の第２の具体例の接合体を示す第１の図である。

【図３３】本発明の第７の実施の形態における半溶融接
合体の第２の具体例の接合体を示す第２の図である。

【図３４】本発明の第７の実施の形態における第３の具
体例の非金属部材の断面図である。

【図３５】本発明の第７の実施の形態における半溶融接
合体の第３の具体例の接合体を示す第１の図である。

【図３６】本発明の第７の実施の形態における半溶融接
合体の第３の具体例の接合体を示す第２の図である。

【図３７】本発明の第８の実施の形態における半溶融接
合体を示す断面図である。

【符号の説明】

１１、２１、４１金型１６、３８、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ非金属部材１７、３７、４７母材３１上側ロール３２下側ロール４９ａ、４９ｂ、４９ｃ空間５１第１の接合体５２第２の接合体５３光ファイバー５４第１継ぎ手５５第２継ぎ手

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 37/02 Ｃ０４Ｂ 37/02 ＣＦターム(参考） 4G026 BA01 BB21 BG02 BG03 BH13 4G061 AA02 CA03 DA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）半溶融状態から冷却された合金か
ら成る母材と、（ｂ）半溶融状態である該母材の表面部
分に単層に配列された状態で圧入されて前記母材と接合
された複数の非金属部材とを有し、（ｃ）該非金属部材
が前記母材に圧入された後に表面加工が施された表面
に、それぞれの非金属部材の一部が母材と同一面を形成
するよう露出していることを特徴とする半溶融接合体。
【請求項２】（ａ）半溶融状態から冷却された合金か
ら成る母材と、（ｂ）半溶融状態である該母材の表面部
分に単層に配列された状態で圧入されて前記母材と接合
された複数の非金属部材とを有し、（ｃ）該非金属部材
が前記母材に圧入された表面に、それぞれの非金属部材
の一部が露出していることを特徴とする半溶融接合体。
【請求項３】（ａ）半溶融状態から冷却された合金か
ら成る母材と、（ｂ）半溶融状態である該母材が内部の
空間に圧入されて前記母材と接合された非金属部材とを
有することを特徴とする半溶融接合体。
【請求項４】前記非金属部材は、ガラス、石、樹脂、
ゴム、陶器タイル又は木材から成る部材である請求項１
〜３のいずれか１項に記載の半溶融接合体。
【請求項５】前記非金属部材は、流動性又は潤滑性を
有する部材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の
半溶融接合体。
【請求項６】（ａ）金型面上に複数の非金属部材を単
層に、かつ、所定の配列を形成するように配置し、
（ｂ）配置された前記非金属部材上に合金から成る母材
を載置し、（ｃ）該母材を固体状態より加熱して、又
は、溶融状態より冷却して半溶融状態とし、（ｄ）前記
母材を前記金型面に圧接して、前記非金属部材を母材の
表面に圧入して、前記非金属部材と母材とを接合するこ
とを特徴とする半溶融接合方法。
【請求項７】（ａ）搬送される合金から成る母材を固
体状態より加熱して、又は、溶融状態より冷却して半溶
融状態とし、（ｂ）該半溶融状態の母材の面上に複数の
非金属部材を単層に、かつ、所定の配列を形成するよう
に配置し、（ｃ）回転するロールによって前記非金属部
材を母材の表面に圧入して、前記非金属部材と母材とを
連続的に接合することを特徴とする半溶融接合方法。
【請求項８】（ａ）金型面上に合金から成る母材を載
置し、（ｂ）該母材を固体状態より加熱して、又は、溶
融状態より冷却して半溶融状態とし、（ｃ）内部の空間
が形成された非金属部材を前記母材に圧接して、前記非
金属部材の空間に前記母材を圧入して、前記非金属部材
と母材とを接合することを特徴とする半溶融接合方法。
【請求項９】前記非金属部材は、ガラス、石、樹脂、
ゴム、陶器タイル又は木材から成る部材である請求項６
〜８のいずれか１項に記載の半溶融接合方法。
【請求項１０】前記非金属部材は、流動性又は潤滑性
を有する部材である請求項６〜８のいずれか１項に記載
の半溶融接合方法。