JP2003112270A - Joining structure and joining method of different metallic material - Google Patents

Joining structure and joining method of different metallic material

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JP2003112270A
JP2003112270A JP2001338548A JP2001338548A JP2003112270A JP 2003112270 A JP2003112270 A JP 2003112270A JP 2001338548 A JP2001338548 A JP 2001338548A JP 2001338548 A JP2001338548 A JP 2001338548A JP 2003112270 A JP2003112270 A JP 2003112270A
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metal material
metal
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Takahiko Shindou
尊彦 新藤
Hideyasu Ando
秀泰 安藤
Akiko Suyama
章子 須山
Yoshiyasu Ito
義康 伊藤
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a joining structure and joining method of different metallic materials which are capable of exhibiting excellent reliability by enhancing the impact strength of a joined part and are applicable to parts of apparatus for industrial and electric power purposes. SOLUTION: The joined structure of the different metallic materials formed by joining a first metallic material 1 essentially consisting of aluminum and a second metallic material 2 essentially consisting of niobium is set with an angle B with the joined surface end and free edge of the second material 2 in such a manner that this angle attains 5 to 70 deg.. The range of this angle B is high in the impact strength and the reliability of the joined part is greatly improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミ合金とニオ
ブ合金という異種金属材料を接合させる接合技術に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a joining technique for joining dissimilar metal materials of aluminum alloy and niobium alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、棒状または管状の継手において
は種類の異なる金属材料を接合させた異種金属材料の接
合構造が知られている。異種金属材料を接合する場合、
摩擦圧接や拡散接合などの接合方法が行われている。図
18(a),(b)は摩擦圧接の作業例の説明図であ
る。
2. Description of the Related Art Generally, in a rod-shaped or tubular joint, a joint structure of different kinds of metal materials in which different kinds of metal materials are joined is known. When joining dissimilar metal materials,
Joining methods such as friction welding and diffusion joining are used. 18A and 18B are explanatory views of a working example of friction welding.

【0003】まず図18(a)に示すように、材料特性
の異なる同径の金属材料1,2をそれぞれ、圧接装置の
固定軸3と回転軸4とで掴む。そして、回転軸4によっ
て金属材料2を回転させながら、固定軸3に固定した金
属材料1の接合面端部にこれを圧接し、接合すべき部分
を摩擦エネルギーで加熱しながら軸方向の加圧力を加え
てアプセット加圧して行う。このようにして金属材料
1,2を接合したとき、図18(b)に示すように、接
合後の軸方向断面にはそれぞれの材料強度に応じて量と
形状が異なったバリ5が形成される。
First, as shown in FIG. 18 (a), metal materials 1 and 2 having the same diameter and different material characteristics are respectively gripped by a fixed shaft 3 and a rotary shaft 4 of a pressure welding device. Then, while rotating the metal material 2 by the rotating shaft 4, the metal material 1 fixed to the fixed shaft 3 is pressed against the end portion of the joint surface, and the portion to be joined is heated by friction energy while pressing force in the axial direction. And press upset to perform. When the metal materials 1 and 2 are bonded in this manner, as shown in FIG. 18B, burrs 5 having different amounts and shapes are formed on the axial cross section after the bonding, depending on the strength of each material. It

【0004】異種金属材料同士を接合させる方法として
は、上記の摩擦圧接法以外にも、冷間圧接、熱間圧接、
拡散接合、爆発圧接、鍛接、超音波接合、ろう付け、は
んだ付け、抵抗溶接、接着剤を用いた方法など、様々な
技術が提案されている。例えば、特開平6−47570
号公報には熱膨張係数の異なる金属材料を接合するに際
して、熱膨張係数が大きい方の材料の直径を熱膨張係数
が小さい方の材料の直径よりも大きくして接合する方法
が記載されている。この接合方法によれば、接合界面に
発生する残留応力を緩和することができ、接合強度を高
めることができる。また、特開平4−143085号公
報に記載のアルミニウム材と銅材の熱間圧接法では、ア
ルミニウム材に対して開先角15度〜45度の凸状にし
た銅材を突き合わせ通電加熱により両者を接合させてい
る。この方法では引張り強度を高めることができる。
As a method for joining dissimilar metal materials, in addition to the above friction welding method, cold welding, hot welding,
Various techniques such as diffusion bonding, explosive pressure welding, forging welding, ultrasonic bonding, brazing, soldering, resistance welding, and a method using an adhesive have been proposed. For example, JP-A-6-47570
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-242242 describes a method of joining metal materials having different thermal expansion coefficients by making the diameter of the material having the larger thermal expansion coefficient larger than the diameter of the material having the smaller thermal expansion coefficient. . According to this joining method, the residual stress generated at the joining interface can be relaxed and the joining strength can be increased. Further, in the hot pressure welding method of an aluminum material and a copper material described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-143085, a convex copper material having a groove angle of 15 to 45 degrees is butted against the aluminum material and both are heated by energization to heat them. Are joined together. With this method, the tensile strength can be increased.

【0005】さらに、特開平1−282166号公報に
記載の技術では、金属材料同士の接合ではなく、セラミ
ックス材料と金属材料との接合体において改良を施して
いる。すなわち、セラミックス材料の接合界面の周縁部
における一部と接合体表面とのなすセラミックス構成角
度を80度以下又は100度以上に設定することを特徴
としている。また、特開平1−282167号公報の技
術では、熱膨張率の異なる材料同士の接合体において熱
膨張率の小さい部材の接合界面縁部を接合界面方向に見
て所定値以上の半径を有する曲面状に形成している。こ
れらの従来例によれば熱応力を緩和させることができ
る。
Further, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-282166, not the joining of metallic materials but the joining body of a ceramic material and a metallic material is improved. That is, the ceramic composition angle formed by a part of the peripheral portion of the bonding interface of the ceramic material and the surface of the bonded body is set to 80 degrees or less or 100 degrees or more. Further, according to the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-282167, a curved surface having a radius equal to or larger than a predetermined value when the joint interface edge portion of a member having a small thermal expansion coefficient in a joint body of materials having different thermal expansion coefficients is viewed in the joint interface direction. It is formed into a shape. According to these conventional examples, thermal stress can be relaxed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
はいずれも、2つの材料の接合条件を最適化することに
より残留応力や熱応力の緩和あるいは引張り強度の向上
を図っており、静的な継手強度を高めることができる。
しかしながら、異種金属材料の接合構造においては、静
的な継手強度だけではなく、接合部が衝撃を受けた際の
衝撃強度に関しても高いレベルが求められている。
In each of the above-mentioned conventional techniques, the residual conditions and thermal stress are relaxed or the tensile strength is improved by optimizing the joining conditions of the two materials. The joint strength can be increased.
However, in the joint structure of dissimilar metal materials, not only the static joint strength, but also a high level of impact strength when the joint part receives an impact is required.

【0007】特に、産業用や電力用の機器など振動が発
生する機器の部品に異種金属材料の接合構造を適用する
場合、接合部の衝撃強度を高めることは極めて重要であ
る。なお、衝撃強度の向上が課題となっていることは、
図18に示した摩擦圧接に限らず、冷間圧接、熱間圧
接、拡散接合、爆発圧接、鍛接、超音波接合、ろう付
け、はんだ付け、抵抗溶接、接着剤のいずれかの方法の
異種材料間の接合構造においても同様である。
In particular, when applying a joining structure of dissimilar metal materials to parts of equipment such as industrial equipment and electric equipment which generate vibration, it is extremely important to increase the impact strength of the joining portion. In addition, the issue of improving impact strength is
Not only the friction welding shown in FIG. 18, but also cold welding, hot welding, diffusion welding, explosive welding, forge welding, ultrasonic welding, brazing, soldering, resistance welding, and a different kind of material by an adhesive method. The same applies to the joint structure between them.

【0008】本発明は、上記の問題点を解決するために
提案されたものであり、その目的は、接合部の衝撃強度
を高めることにより優れた信頼性を発揮でき、産業用や
電力用の機器の部品に適用可能な異種金属材料の接合構
造及び接合方法を提供することにある。
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to enhance the impact strength of a joint portion so that excellent reliability can be exhibited, and it is suitable for industrial and electric power applications. It is an object of the present invention to provide a joining structure and a joining method for dissimilar metal materials applicable to parts of equipment.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1〜4の発明においては、アルミを主成分と
する第1の金属材料と、ニオブを主成分とする第2の金
属材料とが接合された異種金属材料の接合構造におい
て、以下のような技術的な特徴を有している。請求項1
の発明は、前記第2の金属材料の接合面端部と自由縁と
の角度が、5度以上70度以下又は92度以上125度
以下となるように設定されたことを特徴とする。請求項
2の発明は、前記第1及び第2の金属材料の接合面端部
と自由縁との角度が共に、90度未満となるように設定
されたことを特徴とする。請求項3の発明は、前記第1
及び第2の金属材料の接合面端部と自由縁との角度のう
ち、一方が90度となり、他方が90度未満となるよう
に設定されたことを特徴とする。請求項4の発明は、請
求項1〜3のいずれか1項に記載の異種金属材料の接合
構造において、前記第2の金属材料の接合面端部で自由
縁と角度をなす部分の長さ寸法が、接合面縁部より前記
第2の金属材料の直径の5%以上形成されたことを特徴
とする。これら請求項1〜4の発明によれば、金属材料
の接合面端部と自由縁との角度を、衝撃強度が著しく高
まる値に設定することにより、接合部の信頼性を大幅に
向上させることができる。しかも、請求項4の発明で
は、金属材料の接合面端部で自由縁と角度をなす部分の
長さ寸法を十分に確保可能であるため、金属材料同士が
ずれるおそれがなく、衝撃強度を確実に向上させること
ができる。
In order to achieve the above object, in the invention of claims 1 to 4, a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal containing niobium as a main component. The joining structure of dissimilar metal materials joined with materials has the following technical features. Claim 1
The invention of No. 2 is characterized in that the angle between the end of the joining surface of the second metal material and the free edge is set to be 5 degrees or more and 70 degrees or less or 92 degrees or more and 125 degrees or less. The invention of claim 2 is characterized in that the angles between the joining surface end of the first and second metal materials and the free edge are both set to less than 90 degrees. The invention of claim 3 is the first
Further, one of the angles between the end of the joining surface of the second metal material and the free edge is set to 90 degrees, and the other is set to less than 90 degrees. According to a fourth aspect of the present invention, in the joint structure for dissimilar metal materials according to any one of the first to third aspects, a length of a portion of the joint surface end portion of the second metal material that forms an angle with a free edge. It is characterized in that the dimension is 5% or more of the diameter of the second metal material from the edge of the joint surface. According to the inventions of claims 1 to 4, by setting the angle between the end portion of the joining surface of the metal material and the free edge to a value at which the impact strength is significantly increased, the reliability of the joining portion is significantly improved. You can Moreover, in the invention of claim 4, since it is possible to sufficiently secure the length dimension of the portion forming the angle with the free edge at the end portion of the joining surface of the metal material, there is no fear that the metal materials are displaced from each other, and the impact strength is ensured. Can be improved.

【0010】請求項5〜7の発明においては、アルミを
主成分とする第1の金属材料と、ニオブを主成分とする
第2の金属材料とがアルミからなる接合材を介して接合
された異種金属材料の接合構造において、以下のような
技術的な特徴を有している。請求項6の発明は、前記接
合材はリング状の部材から構成され、前記接合材の厚さ
をt、リングの径方向の幅をTとするとき、(t/T)
<0.5となるように設定されたことを特徴とする。請
求項7の発明は、前記接合材は丸棒状の部材から構成さ
れ、前記接合材の厚さをt、丸棒の直径をDとすると
き、(t/D)<0.5となるように設定されたことを
特徴とする。請求項8の発明は、前記接合材は板状の部
材から構成され、前記接合材の厚さをt、板の短辺側の
長さをaとするとき、(t/a)<0.5となるように
設定されたことを特徴とする。これら請求項5〜7の発
明では、第1及び第2の金属材料間に介在する接合材の
寸法を限定することにより、引張り強度を高めることが
でき、機械的強度の信頼性が向上する。
According to the invention of claims 5 to 7, the first metal material containing aluminum as a main component and the second metal material containing niobium as a main component are bonded via a bonding material made of aluminum. The joining structure of dissimilar metal materials has the following technical features. According to a sixth aspect of the present invention, when the thickness of the bonding material is t and the radial width of the ring is T, the bonding material is composed of a ring-shaped member (t / T)
It is characterized in that it is set to be <0.5. According to a seventh aspect of the present invention, the bonding material is formed of a round bar member, and when the thickness of the bonding material is t and the diameter of the round bar is D, (t / D) <0.5. Is set to. In the invention of claim 8, the joint material is composed of a plate-shaped member, and when the thickness of the joint material is t and the length of the short side of the plate is a, (t / a) <0. It is characterized in that it is set to be 5. In these inventions, the tensile strength can be increased and the reliability of the mechanical strength can be improved by limiting the size of the bonding material interposed between the first and second metal materials.

【0011】請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれ
か1項に記載の異種金属材料の接合構造において、前記
第1及び第2の金属材料における接合部に熱処理がなさ
れたことを特徴とする。このような請求項8の発明にお
いては、金属材料同士の接合部に対し熱処理を施すこと
により、接合後におけるアルミを主成分とする金属材料
の硬さを元の硬さにまで復元することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the joint structure of dissimilar metal materials according to any one of the first to seventh aspects, heat treatment is applied to a joint portion of the first and second metal materials. Characterize. In the invention of claim 8 as described above, the hardness of the metal material containing aluminum as a main component after the bonding can be restored to the original hardness by heat-treating the bonded portion between the metal materials. it can.

【0012】請求項9の発明は、請求項1〜8のいずれ
か1項に記載の異種金属材料の接合構造において、前記
第1及び第2の金属材料における金属間化合物の反応層
が20μm以下となるように設定されたことを特徴とす
る。このような請求項9の発明によれば、第1及び第2
の金属材料における金属間化合物の反応層を20μm以
下としたことで、衝撃強度の低下を抑えることができ、
優れた信頼性を確保することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the joint structure for dissimilar metal materials according to any one of the first to eighth aspects, the reaction layer of the intermetallic compound in the first and second metal materials is 20 μm or less. It is characterized by being set so that According to the invention of claim 9 as described above, the first and second
By setting the reaction layer of the intermetallic compound in the metal material of 20 μm or less, it is possible to suppress the decrease in impact strength,
Excellent reliability can be ensured.

【0013】請求項10の発明は、請求項1〜9のいず
れか1項に記載の異種金属材料の接合構造において、前
記第1及び第2の金属材料における接合部の電気抵抗
が、母材のうち、電気抵抗の高い方の1.3倍以下とな
るように設定されたことを特徴とする。このような請求
項10の発明によれば、第1及び第2の金属材料におけ
る接合部の電気抵抗を母材のうち、電気抵抗の高い方の
1.3倍以下となるように設定したので、接合部におけ
る電気抵抗は低くなり、通電時の発熱を抑制することが
できる。したがって、金属間化合物の反応層が成長する
ことがなく、高い衝撃強度を維持することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the joint structure for dissimilar metal materials according to any one of the first to ninth aspects, the electric resistance of the joint portion in the first and second metal materials is a base material. It is characterized in that it is set to be 1.3 times or less of the one having a higher electric resistance. According to the invention of claim 10, the electric resistance of the joint portion in the first and second metal materials is set to be 1.3 times or less of the one of the base materials having the higher electric resistance. As a result, the electric resistance at the joint portion becomes low, and heat generation during energization can be suppressed. Therefore, the reaction layer of the intermetallic compound does not grow, and high impact strength can be maintained.

【0014】請求項11の発明は、請求項1〜10のい
ずれか1項に記載の異種金属材料の接合構造において、
前記第1及び第2の金属材料における接合部の衝撃強度
が、母材の衝撃強度の低い方の0.8倍以上となるよう
に設定されたことを特徴とする。このような請求項11
の発明によれば、第1及び第2の金属材料における接合
部の衝撃強度を母材の衝撃強度の低い方の0.8倍以上
に設定したので、接合部及び母材は共に優れた衝撃強度
を確保することができ、信頼性を高めることが可能であ
る。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the joint structure for dissimilar metal materials according to any one of the first to tenth aspects,
The impact strength of the joint portion of the first and second metal materials is set to be 0.8 times or more that of the lower impact strength of the base material. Such claim 11
According to the invention, since the impact strength of the joint in the first and second metal materials is set to 0.8 times or more that of the lower impact strength of the base metal, both the joint and the base metal have excellent impact strength. The strength can be secured and the reliability can be improved.

【0015】請求項12の発明は、請求項1〜11のい
ずれか1項に記載の異種金属材料の接合構造において、
産業用または電力用機器の機構部品における少なくとも
締結部が前記第2の金属材料から構成され、前記締結部
以外が前記第1の金属材料から構成されたことを特徴と
する。請求項13の発明は、請求項1〜11のいずれか
1項に記載の異種金属材料の接合構造において、化学プ
ラントにおける混合、分散、攪拌機器の部品において少
なくとも耐食性が要求される部分が前記第2の金属材料
から構成され、前記耐食性が要求される部分以外が前記
第1の金属材料から構成されたことを特徴とする。請求
項14の発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載
の異種金属材料の接合構造において、電力用機器の接触
子周辺部品において少なくともアークに晒される部分が
前記第2の金属材料から構成され、前記アークに晒され
る部分以外が前記第1の金属材料から構成されたことを
特徴とする。これら請求項12〜14の発明では、接合
構造が高い衝撃強度を発揮するため、産業用または電力
用機器の機構部品、化学プラントにおける混合、分散、
攪拌の機器部品並びに電力用機器の接触子周辺部品に強
い衝撃が発生する場合でも、これを適用することができ
る。このとき、第2の金属材料を構成するニオブは耐熱
性や耐食性に優れているため、各部品の耐久性や信頼性
を高めることができる。しかも、各部品における他の部
分には安価で軽いアルミを主成分とする金属材料を使用
できるため、機器の低コスト化や軽量化を進めることが
できる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the joint structure for dissimilar metal materials according to any one of the first to eleventh aspects,
At least the fastening portion in the mechanical component of the industrial or power equipment is made of the second metal material, and the portions other than the fastening portion are made of the first metal material. According to a thirteenth aspect of the present invention, in the joint structure for dissimilar metal materials according to any one of the first to eleventh aspects, at least a portion where corrosion resistance is required in parts of mixing, dispersing and stirring equipment in a chemical plant is the first part. It is composed of the second metal material, and is composed of the first metal material except for the portion where the corrosion resistance is required. According to a fourteenth aspect of the present invention, in the joint structure for dissimilar metal materials according to any one of the first to eleventh aspects, at least a portion of a peripheral component of a contact of a power device exposed to an arc is the second metal material. And a portion other than the portion exposed to the arc made of the first metal material. In these inventions of claims 12 to 14, since the joint structure exhibits high impact strength, mechanical parts of industrial or electric power equipment, mixing, dispersion in a chemical plant,
This can be applied even when a strong impact is generated on the stirring device parts and the parts around the contactor of the power device. At this time, since niobium forming the second metal material has excellent heat resistance and corrosion resistance, durability and reliability of each component can be improved. Moreover, since a cheap and light metal material containing aluminum as a main component can be used for the other parts of each component, the cost and weight of the device can be reduced.

【0016】請求項15の発明は、アルミを主成分とす
る第1の金属材料と、ニオブを主成分とする第2の金属
材料とを、アルミからなる接合材を介して接合する異種
金属材料の接合方法において、次のような技術的な特徴
を有している。請求項15の発明は、前記接合材をあら
かじめ前記第2の金属材料に肉盛りしておき、その後、
前記第1の金属材料を前記接合材に接合することを特徴
とする。より具体的には、請求項15に記載の異種金属
材料の接合方法において、前記第2の金属材料に対する
前記接合材の肉盛りを、摩擦圧接、冷間圧接、熱間圧
接、拡散接合、爆発圧接、鍛接、超音波接合、ろう付
け、はんだ付け、抵抗溶接、溶融金属注入、鋳継ぎ、接
着剤のいずれかの方法で行うことを特徴とする。このよ
うな請求項15の発明によれば、アルミを主成分とする
接合材をニオブを主成分とする第2の金属材料にまず肉
盛りし、続いてアルミを主成分とする第1の金属材料を
接合材に接合するといった方法を採ることにより、アル
ミの接合材を介在させつつアルミを主成分とする金属材
料とニオブを主成分とする金属材料とを迅速に接合させ
ることができる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are bonded via a bonding material made of aluminum. The joining method of (1) has the following technical features. According to a fifteenth aspect of the present invention, the bonding material is built up on the second metal material in advance, and then,
The first metal material is bonded to the bonding material. More specifically, in the method for joining dissimilar metal materials according to claim 15, friction welding, cold pressure welding, hot pressure welding, diffusion welding, and explosion are applied to the padding of the joining material to the second metal material. It is characterized by performing any one of pressure welding, forging welding, ultrasonic welding, brazing, soldering, resistance welding, molten metal injection, casting joint, and adhesive. According to the fifteenth aspect of the present invention, the bonding material containing aluminum as a main component is first overlaid on the second metal material containing niobium as a main component, and then the first metal containing aluminum as a main component. By adopting the method of joining the material to the joining material, the metallic material containing aluminum as the main component and the metallic material containing niobium as the main component can be quickly joined while interposing the joining material of aluminum.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(1)第1の実施の形態 [構成]以下、請求項1〜4及び8〜11記載の発明に
対応する第1の実施の形態について、図1〜図7を参照
して具体的に説明する。図1〜図4に示す本実施の形態
はいずれもアルミを主成分とする第1の金属材料1と、
ニオブを主成分とする第2の金属材料2とを接合したも
のである。アルミを主成分とする金属材料1としてはア
ルミ又はアルミ合金がある。また、ニオブを主成分とす
る金属材料2としてはニオブ又はニオブ合金がある、そ
の接合方法は図18に示した従来例と同様、摩擦圧接法
によって行っている。但し、従来技術は図1〜図4にお
ける(a)に示すように金属材料1,2の接合面と自由
縁との角度Aがほぼ90度であったが、本実施の形態で
はこの角度範囲の設定に特徴がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (1) First Embodiment [Structure] FIGS. 1 to 7 will be described below for a first embodiment corresponding to the invention described in claims 1 to 4 and 8 to 11. A specific description will be made with reference. All of the present embodiments shown in FIGS. 1 to 4 include a first metal material 1 containing aluminum as a main component,
The second metal material 2 containing niobium as a main component is joined. The metal material 1 containing aluminum as a main component is aluminum or aluminum alloy. Further, there is niobium or a niobium alloy as the metal material 2 containing niobium as a main component. The joining method is the friction welding method as in the conventional example shown in FIG. However, in the prior art, the angle A between the joining surface of the metal materials 1 and 2 and the free edge was approximately 90 degrees as shown in FIG. There is a feature in the setting of.

【0018】金属材料1,2の接合面と自由縁との角度
B、C、E、Fの範囲は次の通りである。すなわち、図
1の(b),(c)及び図2の(b)に示した例では、
角度Bは5度以上70度以下に設定されている(請求項
1に対応)。また、図1の(d),(e)及び図2の
(c)に示した例では、角度Cは92度以上125度以
下に設定されている(請求項1に対応)。図3及び図4
の(b),(c)に示した例では、角度E,Eは共に9
0度未満に設定されている(請求項2に対応)。さら
に、図3及び図4の(d),(e)に示した例では、一
方の角度Aが90度となり、他方の角度Fが90度未満
に設定されている(請求項3に対応)。
The ranges of the angles B, C, E and F between the joint surface of the metal materials 1 and 2 and the free edge are as follows. That is, in the example shown in (b) and (c) of FIG. 1 and (b) of FIG.
The angle B is set to 5 degrees or more and 70 degrees or less (corresponding to claim 1). Further, in the examples shown in (d) and (e) of FIG. 1 and (c) of FIG. 2, the angle C is set to 92 degrees or more and 125 degrees or less (corresponding to claim 1). 3 and 4
In the examples shown in (b) and (c), the angles E and E are both 9
It is set to less than 0 degrees (corresponding to claim 2). Further, in the examples shown in FIGS. 3 and 4 (d) and (e), one angle A is set to 90 degrees and the other angle F is set to less than 90 degrees (corresponding to claim 3). .

【0019】なお、図1及び図3は内部が充実した棒状
部材の例、図2及び図4は内部が中空の管状部材の例で
ある。また、図1の(b),(d)は接合面の断面を曲
面状としたもの、図1の(c),(e)は接合面の断面
を台形状としたものである。さらに図3及び図4の
(b),(d)は接合部分の外面を傾斜する直線状とし
たもの、図3及び図4の(c),(e)は接合部分の外
面を曲線状とものである。
1 and 3 are examples of rod-shaped members having a solid interior, and FIGS. 2 and 4 are examples of tubular members having a hollow interior. 1 (b) and 1 (d), the cross section of the joint surface is curved, and FIGS. 1 (c) and 1 (e) are trapezoidal cross sections of the joint surface. Further, FIGS. 3 and 4 (b) and (d) show the outer surface of the joint portion as a straight line, and FIGS. 3 (c) and (e) show that the outer surface of the joint portion has a curved shape. Of.

【0020】また、第1の実施の形態ではニオブを主成
分とする第2の金属材料2において、接合面端部で自由
縁と角度をなす部分の長さ寸法が、接合面縁部より第2
の金属材料2の直径の5%以上形成されている。さら
に、第1及び第2の金属材料1,2における接合部には
熱処理がなされると共に、両金属材料1,2における金
属間化合物の反応層は20μm以下となるように設定さ
れている。また、第1及び第2の金属材料1,2の接合
部における電気抵抗及び衝撃強度は、母材の電気抵抗及
び衝撃強度と同等となるように設定されている。具体的
には、接合部の電気抵抗がニオブ合金(一般にはニオブ
合金の方がアルミ合金よりも電気抵抗が高い)の1.3
倍以下であり、接合部の衝撃強度が、母材のうち、衝撃
強度の低い方(一般にはアルミ合金であることが多い)
の0.8倍以上に設定する。
Further, in the first embodiment, in the second metal material 2 containing niobium as a main component, the length dimension of the portion forming an angle with the free edge at the end of the joint surface is larger than that of the edge portion of the joint surface. Two
5% or more of the diameter of the metal material 2 is formed. Further, the joint between the first and second metal materials 1 and 2 is heat-treated, and the reaction layer of the intermetallic compound in both metal materials 1 and 2 is set to 20 μm or less. The electrical resistance and impact strength at the joint between the first and second metal materials 1 and 2 are set to be equal to the electrical resistance and impact strength of the base material. Specifically, the electrical resistance of the joint is 1.3 for niobium alloy (generally, niobium alloy has higher electrical resistance than aluminum alloy).
It is less than double, and the impact strength of the joint is one of the base materials with lower impact strength (generally aluminum alloy in general)
Set to 0.8 times or more.

【0021】[作用効果]以上のような構成を有する第
1の実施の形態の作用効果は次の通りである。図5及び
図6は、ニオブを主成分とする第2の金属材料2におい
て接合面端部で自由縁となす角度を2度から150度ま
で5度間隔で作製し、引張り試験と衝撃試験を行った結
果を示すグラフである。引張り強度は、接合面端部で自
由縁となす角度に関係なく一定値を示したが(図5)、
衝撃強度はニオブを主成分とする第2の金属材料2の接
合面端部で自由縁となす角度を5度から70度の間、9
2度以上125度の間で、従来の90度の値よりも高い
値を示している(図6)。
[Operation and Effect] The operation and effect of the first embodiment having the above-mentioned structure are as follows. FIGS. 5 and 6 show the second metal material 2 containing niobium as a main component, and the angle between the edge of the joint surface and the free edge is 5 degrees from 2 degrees to 150 degrees, and the tensile test and the impact test are performed. It is a graph which shows the performed result. The tensile strength showed a constant value regardless of the angle formed with the free edge at the end of the joint surface (Fig. 5),
The impact strength is 9 at an angle between the free edge at the end of the joint surface of the second metal material 2 containing niobium as a main component and between 5 and 70 degrees.
Values between 2 degrees and 125 degrees are higher than the conventional value of 90 degrees (Fig. 6).

【0022】上記第1の実施の形態によれば、金属材料
2の接合面端部における自由縁とのなす角度を、衝撃強
度が著しく高まる値に設定することによって、接合部の
信頼性が大幅に向上した。しかも、第1の実施の形態で
は金属材料2の接合面端部で自由縁と角度をなす部分の
長さ寸法を十分に確保しているため、金属材料1,2同
士がずれることがなく、優れた衝撃強度を確実に得るこ
とができる。また、第1の実施の形態においては、金属
材料1,2の接合部に対し熱処理を施しているので、金
属材料1を構成するアルミ合金の硬さを元の硬さにまで
復元することができる。さらに、第1の実施の形態では
金属材料1,2における金属間化合物の反応層を20μ
m以下としているため、図8のグラフに示したように衝
撃強度比を0.8以下に抑えることができる。
According to the first embodiment described above, the angle formed by the free edge at the end of the joint surface of the metal material 2 is set to a value at which the impact strength is significantly increased, so that the reliability of the joint is greatly increased. Improved. Moreover, in the first embodiment, since the length dimension of the portion forming the angle with the free edge at the end of the joint surface of the metal material 2 is sufficiently secured, the metal materials 1 and 2 do not shift from each other, An excellent impact strength can be surely obtained. Further, in the first embodiment, since the joint between the metal materials 1 and 2 is heat-treated, the hardness of the aluminum alloy forming the metal material 1 can be restored to the original hardness. it can. Furthermore, in the first embodiment, the reaction layer of the intermetallic compound in the metal materials 1 and 2 has a thickness of 20 μm.
Since it is m or less, the impact strength ratio can be suppressed to 0.8 or less as shown in the graph of FIG.

【0023】ところで、摩擦圧接により接合した金属材
料1,2の接合構造において、接合部の電気抵抗が高い
と通電時に接合部が加熱し、金属間化合物の反応層が成
長して衝撃強度が低下するおそれがある。しかし、第1
の実施の形態では金属材料1,2の接合部の電気抵抗を
母材の電気抵抗と同等に設定しているため、金属材料
1,2の接合部における電気抵抗を低く抑えることがで
き、通電時の発熱を抑制できる。したがって、金属間化
合物における反応層の成長を阻止することが可能であ
り、高い衝撃強度を維持することができる。また、金属
材料1,2における接合部の衝撃強度が母材以下である
と、継手部での破断が生じかねないが、本実施の形態で
は金属材料1,2における接合部の衝撃強度を母材のそ
れと同等に設定しているため、接合部及び母材は共に優
れた衝撃強度を確保することができ、信頼性を高めるこ
とが可能である。
By the way, in the joining structure of the metallic materials 1 and 2 joined by friction welding, if the electric resistance of the joint is high, the joint heats up when energized, and the reaction layer of the intermetallic compound grows to lower the impact strength. May occur. But first
In the embodiment of the present invention, the electric resistance of the joint between the metal materials 1 and 2 is set to be equal to the electric resistance of the base material, so that the electric resistance at the joint between the metal materials 1 and 2 can be suppressed to a low level, and the current flow The heat generation at the time can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the growth of the reaction layer in the intermetallic compound, and it is possible to maintain high impact strength. Further, if the impact strength of the joint portion of the metal materials 1 and 2 is equal to or lower than the base material, fracture may occur at the joint portion. However, in the present embodiment, the impact strength of the joint portion of the metal materials 1 and 2 is the base material. Since it is set to be equal to that of the material, both the joint portion and the base material can secure excellent impact strength and reliability can be improved.

【0024】(2)第2の実施の形態 [構成]続いて、請求項5〜7記載の発明に対応する第
2の実施の形態について図8〜図13を参照して説明す
る。第2の実施の形態はアルミを主成分とする第1の金
属材料1と、ニオブを主成分とする第2の金属材料2と
が、純粋なアルミからなる接合材を介して接合されたも
のであり、請求項15記載の接合方法に基づいて接合が
なされている。
(2) Second Embodiment [Structure] Next, a second embodiment corresponding to the invention described in claims 5 to 7 will be described with reference to FIGS. 8 to 13. In the second embodiment, a first metal material 1 containing aluminum as a main component and a second metal material 2 containing niobium as a main component are bonded via a bonding material made of pure aluminum. And is joined based on the joining method according to claim 15.

【0025】第2の実施の形態は金属材料1,2間に介
在する接合材の寸法の設定に特徴がある。すなわち、図
8に示した例では、接合材6aはリング状の部材から構
成され、接合材6aの厚さをt、リングの径方向の幅を
Tとするとき、(t/T)<0.5となるように設定さ
れている(請求項6に対応)。また、図9に示した例で
は、接合材6bは丸棒状の部材から構成され、接合材6
bの厚さをt、丸棒の直径をDとするとき、(t/D)
<0.5となるように設定されている(請求項7に対
応)。さらに、図10に示した例では、接合材6cは長
方形の板状の部材から構成され、接合材6cの厚さを
t、板の短辺側の長さをaとするとき、(t/a)<
0.5となるように設定されている(請求項8に対
応)。
The second embodiment is characterized by setting the dimensions of the bonding material interposed between the metal materials 1 and 2. That is, in the example shown in FIG. 8, the bonding material 6a is composed of a ring-shaped member, and when the thickness of the bonding material 6a is t and the radial width of the ring is T, (t / T) <0. .5 (corresponding to claim 6). Further, in the example shown in FIG. 9, the bonding material 6b is formed of a round bar-shaped member.
When the thickness of b is t and the diameter of the round bar is D, (t / D)
It is set to be <0.5 (corresponding to claim 7). Further, in the example shown in FIG. 10, the bonding material 6c is composed of a rectangular plate-shaped member, and when the thickness of the bonding material 6c is t and the length of the short side of the plate is a, (t / a) <
It is set to be 0.5 (corresponding to claim 8).

【0026】[接合方法]第2の実施の形態は、接合材
6a〜6cをあらかじめ第2の金属材料2に肉盛りして
おき、その後、第1の金属材料1を接合材6a〜6cに
接合している。第2の金属材料2に対する接合材6a〜
6cの肉盛りは、摩擦圧接、冷間圧接、熱間圧接、拡散
接合、爆発圧接、鍛接、超音波接合、ろう付け、はんだ
付け、抵抗溶接、溶融金属注入、鋳継ぎ、接着剤のいず
れかの方法で行っている。
[Joining Method] In the second embodiment, the joining materials 6a to 6c are built up on the second metal material 2 in advance, and then the first metal material 1 is applied to the joining materials 6a to 6c. It is joined. Bonding material 6a to the second metal material 2
The padding of 6c is one of friction welding, cold welding, hot welding, diffusion welding, explosive welding, forging, ultrasonic welding, brazing, soldering, resistance welding, molten metal injection, casting joint, and adhesive. Is done in the same way.

【0027】[作用効果]上記第2の実施の形態によれ
ば、第1及び第2の金属材料1,2間に介在する接合材
6a〜6cの厚さtを制限することで、図11〜図13
のグラフに示すように引張り強度を高めることができ
る。これにより、機械的強度の信頼性が向上する。ま
た、第2の実施の形態では、アルミの接合材6a〜6c
をニオブを主成分とする第2の金属材料2に肉盛りし、
続いてアルミを主成分とする第1の金属材料1を接合材
6a〜6cに接合するといった方法を採ることにより、
接合材6a〜6cを介在させつつ金属材料1,2を迅速
に接合させることができる。
[Operation and Effect] According to the second embodiment, the thickness t of the joining materials 6a to 6c interposed between the first and second metal materials 1 and 2 is limited, so that FIG. ~ Fig. 13
The tensile strength can be increased as shown in the graph. This improves the reliability of mechanical strength. In addition, in the second embodiment, the aluminum joining materials 6a to 6c are used.
On the second metal material 2 containing niobium as a main component,
Subsequently, by adopting a method of joining the first metal material 1 containing aluminum as a main component to the joining materials 6a to 6c,
The metal materials 1 and 2 can be quickly joined while interposing the joining materials 6a to 6c.

【0028】(3)第3の実施の形態 [構成]続いて、請求項12記載の発明に対応する第3
の実施の形態について図14及び図15を参照して説明
する。図14は産業用機器に使用される機構部品の一
例、図15は電力用遮断器に使用される機構部品の一例
であり、これらの機構部品は動力部からの力を他の機構
部品に伝達するものである。
(3) Third Embodiment [Structure] Subsequently, a third embodiment corresponding to the invention of claim 12 is described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is an example of a mechanical part used for industrial equipment, and FIG. 15 is an example of a mechanical part used for a power circuit breaker. These mechanical parts transmit power from a power unit to other mechanical parts. To do.

【0029】一般に機構部品には耐熱性の高いニオブが
用いられるがニオブが高価なため、機構部品の価格が高
かった。そこで、機構部品において締結部分にだけニオ
ブを主成分とする金属材料2を用い、締結部以外の部分
にはアルミを主成分とする金属材料1を使用することに
より、アルミとニオブの継手部に本発明を適用した接合
構造とした。このとき、アルミとニオブを摩擦圧接し
て、接合界面において、機械構造用ニオブ合金の接合面
端部で自由縁となす角度を5度以上70度以下、92度
以上125度以下とした。
Generally, niobium having high heat resistance is used for the mechanical parts, but the cost of the mechanical parts is high because niobium is expensive. Therefore, by using the metal material 2 containing niobium as the main component only in the fastening portion of the mechanical component and using the metal material 1 containing aluminum as the main component in the portions other than the fastening portion, the joint portion of aluminum and niobium is formed. The joining structure is applied to the present invention. At this time, the aluminum and niobium were friction-welded to each other, and at the joint interface, the angle between the joint surface end of the niobium alloy for machine structure and the free edge was 5 degrees or more and 70 degrees or less, and 92 degrees or more and 125 degrees or less.

【0030】[作用効果]従来のアルミとニオブの摩擦
圧接部材は衝撃強度が低く、接合構造の信頼性が低かっ
たために機構部品に適用することは非常に困難であっ
た。そこで衝撃強度に優れた本発明の接合構造を採用す
ることにより、高価なニオブを部分的に安価で軽量なア
ルミに置き換えることができる。これにより、30%程
度のコストの削減と、約20%の軽量化を進めることが
できる。
[Advantages] The conventional aluminum and niobium friction welding members have a low impact strength and a low reliability of the joining structure, so that it is very difficult to apply them to mechanical parts. Therefore, by adopting the joining structure of the present invention having excellent impact strength, it is possible to partially replace expensive niobium with inexpensive and lightweight aluminum. As a result, the cost can be reduced by about 30% and the weight can be reduced by about 20%.

【0031】(4)第4の実施の形態 [構成]次に、請求項14記載の発明に対応する第4の
実施の形態について図16を参照して説明する。図16
は産業用機器に使用される化学プラントの混合、分散、
攪拌機器の一例である。本部品は、化学プラントにおい
て、液体同士、液体と固体、固体同士を混合、分散、攪
拌するものである。
(4) Fourth Embodiment [Structure] Next, a fourth embodiment corresponding to the invention of claim 14 will be described with reference to FIG. FIG.
Is the mixing, dispersion of chemical plants used for industrial equipment,
It is an example of a stirring device. This component is for mixing, dispersing, and stirring liquids, liquids and solids, and solids in a chemical plant.

【0032】一般に化学プラントの混合、分散、攪拌機
器には耐食性の強いニオブが用いられるが、ニオブが高
価なため、部品価格が高かった。そこで、耐食性を要求
される部分にだけニオブからなる金属材料2を用い、耐
食性を要求されない部分にはアルミからなる金属材料1
を使用し、アルミとニオブの継手部に本発明を適用した
接合構造とした。このとき、アルミとニオブを摩擦圧接
して、接合界面において、機械構造用ニオブの接合面端
部で自由縁となす角度を5度以上70度以下、92度以
上125度以下とした。
Generally, niobium having strong corrosion resistance is used for mixing, dispersing, and stirring equipment in a chemical plant, but since niobium is expensive, the price of parts is high. Therefore, the metal material 2 made of niobium is used only in the portion where the corrosion resistance is required, and the metal material 1 made of aluminum is used in the portion where the corrosion resistance is not required.
Is used to form a joint structure in which the present invention is applied to a joint portion of aluminum and niobium. At this time, aluminum and niobium were friction-welded to each other, and at the joint interface, the angle formed by the end of the joint surface of the mechanical structure niobium with the free edge was 5 degrees or more and 70 degrees or less, and 92 degrees or more and 125 degrees or less.

【0033】[作用効果]第4の実施の形態では上記第
3の実施の形態と同じく、衝撃強度に優れた本発明の接
合構造を採用することで、高価なニオブを部分的に安価
で軽量なアルミに置き換えることが可能となり、30%
程度のコストの削減と、約20%の軽量化を進めること
ができる。
[Operation and Effect] In the fourth embodiment, as in the third embodiment, by adopting the joining structure of the present invention having excellent impact strength, expensive niobium is partially cheap and lightweight. 30%
The cost can be reduced to some extent and the weight can be reduced by about 20%.

【0034】(5)第5の実施の形態 [構成]続いて、請求項15記載の発明に対応する第5
の実施の形態について図17を参照して説明する。図1
8は電力用遮断器に使用される接触子周辺部品の一例で
ある。電力用遮断器において、接触子が開閉する接触子
周辺部品は、高温のアークに晒されるためにアルミ材に
耐熱コーティングを行って使用されるため、価格が高い
という問題があった。そこで、アークに晒される部分に
はニオブを主成分とする金属材料2を用い、アークに晒
されない部分にはアルミを主成分とする金属材料1を使
用し、その接合部分に本発明の接合構造を採用した。す
なわち、アルミとニオブを摩擦圧接して、接合界面にお
いて、ニオブの接合面端部で自由縁となす角度を5度以
上70度以下、92度以上125度以下とした。
(5) Fifth Embodiment [Structure] Subsequently, a fifth embodiment corresponding to the invention of claim 15 is described.
The embodiment will be described with reference to FIG. Figure 1
Reference numeral 8 is an example of a contactor peripheral component used for a power circuit breaker. In the power circuit breaker, the parts around the contact, which are opened and closed by the contact, are exposed to a high-temperature arc, and are used after heat-resistant coating on an aluminum material. Therefore, there is a problem that the price is high. Therefore, the metal material 2 containing niobium as a main component is used for the portion exposed to the arc, and the metal material 1 containing aluminum as the main component is used for the portion not exposed to the arc. It was adopted. That is, aluminum and niobium were friction-welded to each other, and at the joint interface, the angle formed by the end of the joint surface of niobium and the free edge was 5 degrees or more and 70 degrees or less, and 92 degrees or more and 125 degrees or less.

【0035】[作用効果]第5の実施の形態においては
上記第3及び第4の実施の形態と同じく、衝撃強度に優
れた本発明の接合構造を採用することで、高価なニオブ
を部分的に安価で軽量なアルミに置き換えることが可能
となり、30%程度のコストの削減と、約20%の軽量
化を進めることができる。
[Operation and Effect] In the fifth embodiment, as in the third and fourth embodiments, by adopting the joining structure of the present invention excellent in impact strength, expensive niobium can be partially removed. It is possible to replace it with cheap and lightweight aluminum, which can reduce the cost by about 30% and reduce the weight by about 20%.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルミを主成分とする第1の金属材料と、ニオブを主成
分とする第2の金属材料とが接合された異種金属材料の
接合構造において、第2の金属材料の接合面端部と自由
縁との角度を、5度以上70度以下、あるいは92度以
上125度以下というように、衝撃強度が著しく高まる
値に設定することにより、優れた衝撃強度を確保するこ
とができ、接合部の信頼性を大幅に向上させることがで
きる。
As described above, according to the present invention,
In a joint structure of a dissimilar metal material in which a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are joined, an end portion and a free edge of a joint surface of the second metal material By setting the angle between and 5 degrees or more and 70 degrees or less, or 92 degrees or more and 125 degrees or less to a value that significantly increases the impact strength, excellent impact strength can be secured and the reliability of the joint is improved. It is possible to significantly improve the sex.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】棒状の異種金属材料の接合構造を示す縦断面図
で、(a)は従来技術、(b)〜(d)は本発明の第1
の実施の形態を示す。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a joint structure of rod-shaped dissimilar metal materials, in which (a) is a conventional technique and (b) to (d) are first examples of the present invention.
An embodiment of is shown.

【図2】管状の異種金属材料の接合構造を示す縦断面図
で、(a)は従来技術、(b),(c)は本発明の第1
の実施の形態を示す。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a tubular joint structure of dissimilar metal materials, where (a) is a conventional technique, and (b) and (c) are the first of the present invention.
An embodiment of is shown.

【図3】棒状の異種金属材料の接合構造を示す縦断面図
で、(a)は従来技術、(b)〜(d)は本発明の第1
の実施の形態を示す。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a joint structure of rod-shaped dissimilar metal materials, in which (a) is a conventional technique and (b) to (d) are the first of the present invention.
An embodiment of is shown.

【図4】棒状の異種金属材料の接合構造を示す縦断面図
で、(a)は従来技術、(b)〜(d)は本発明の第1
の実施の形態を示す。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a joint structure of rod-shaped dissimilar metal materials, in which (a) is a conventional technique and (b) to (d) are the first of the present invention.
An embodiment of is shown.

【図5】第1の実施の形態と従来技術との引張り的強度
を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the tensile strength of the first embodiment and the prior art.

【図6】第1の実施の形態と従来技術との衝撃強度を示
すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the impact strength of the first embodiment and the prior art.

【図7】金属間化合物層厚さと衝撃強度比との関係を示
すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the intermetallic compound layer thickness and the impact strength ratio.

【図8】本発明の第2の実施の形態においてリング状の
接合構造を示す斜視図。
FIG. 8 is a perspective view showing a ring-shaped joining structure according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施の形態において棒状の接合
構造を示す斜視図。
FIG. 9 is a perspective view showing a rod-shaped joining structure in the second embodiment of the invention.

【図10】本発明の第2の実施の形態において板状の接
合構造を示す斜視図。
FIG. 10 is a perspective view showing a plate-like joint structure according to the second embodiment of the present invention.

【図11】図8に示した接合構造の引張り強度を示すグ
ラフ。
11 is a graph showing the tensile strength of the joint structure shown in FIG.

【図12】図9に示した接合構造の引張り強度を示すグ
ラフ。
12 is a graph showing the tensile strength of the bonded structure shown in FIG.

【図13】図10に示した接合構造の引張り強度を示す
グラフ。
13 is a graph showing the tensile strength of the joint structure shown in FIG.

【図14】本発明の異種金属材料の接合構造を適用した
産業用機器の機構部品の概略構造図。
FIG. 14 is a schematic structural diagram of a mechanical component of an industrial device to which the joining structure of different kinds of metal materials of the present invention is applied.

【図15】本発明の異種金属材料の接合構造を適用した
電力用遮断器の機構部品の概略構造図。
FIG. 15 is a schematic structural diagram of a mechanical component of a power circuit breaker to which a joining structure of different kinds of metal materials of the present invention is applied.

【図16】本発明の異種金属材料の接合構造を適用した
産業用機器の攪拌部品の概略構造図。
FIG. 16 is a schematic structural diagram of an agitation component for industrial equipment to which the joining structure of different metal materials of the present invention is applied.

【図17】本発明の異種金属材料の接合構造を適用した
電力用遮断器の接触子周辺部品の概略構造図。
FIG. 17 is a schematic structural diagram of parts around contacts of a power circuit breaker to which the joining structure of different kinds of metal materials of the present invention is applied.

【図18】本摩擦圧接法による接合の手順を示す簡略説
明図であり、(a)は接合前、(b)は接合後を示す。
FIG. 18 is a simplified explanatory view showing a procedure of joining by the present friction welding method, in which (a) shows before joining and (b) shows after joining.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…金属材料 3…固定軸 4…回転軸 5…バリ 6a…リング状の接合材 6b…丸棒状の接合材 6c…板状の接合材 1,2 ... Metal material 3 ... Fixed axis 4 ... Rotary axis 5 ... Bali 6a ... Ring-shaped joining material 6b ... Round bar-shaped joining material 6c ... Plate-shaped joining material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須山 章子 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 伊藤 義康 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 Fターム(参考) 4E067 AA01 AA05 AB03 AD03 BA00 BG00 DA13 DA17 DD01 EA03 EA04 EC05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Akiko Suyama             2-1, Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Ceremony Company Toshiba Hamakawasaki Factory (72) Inventor Yoshiyasu Ito             2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Toshiba Keihin Office F-term (reference) 4E067 AA01 AA05 AB03 AD03 BA00                       BG00 DA13 DA17 DD01 EA03                       EA04 EC05

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミを主成分とする第1の金属材料
と、ニオブを主成分とする第2の金属材料とが接合され
た異種金属材料の接合構造において、 前記第2の金属材料の接合面端部と自由縁との角度が、
5度以上70度以下又は92度以上125度以下となる
ように設定されたことを特徴とする異種金属材料の接合
構造。
1. A joint structure of a dissimilar metal material in which a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are joined together, wherein the second metal material is joined. The angle between the surface edge and the free edge is
A joint structure of dissimilar metal materials, which is set to be not less than 5 degrees and not more than 70 degrees or not less than 92 degrees and not more than 125 degrees.
【請求項2】 アルミを主成分とする第1の金属材料
と、ニオブを主成分とする第2の金属材料とが接合され
た異種金属材料の接合構造において、 前記第1及び第2の金属材料の接合面端部と自由縁との
角度が共に、90度未満となるように設定されたことを
特徴とする異種金属材料の接合構造。
2. A joint structure of dissimilar metal materials in which a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are joined together, wherein the first and second metals are A joint structure for dissimilar metal materials, characterized in that the angle between the end of the joint surface of the material and the free edge is set to less than 90 degrees.
【請求項3】 アルミを主成分とする第1の金属材料
と、ニオブを主成分とする第2の金属材料とが接合され
た異種金属材料の接合構造において、 前記第1及び第2の金属材料の接合面端部と自由縁との
角度のうち、一方が90度となり、他方が90度未満と
なるように設定されたことを特徴とする異種金属材料の
接合構造。
3. A joint structure of dissimilar metal materials in which a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are bonded together, wherein the first and second metals are A joint structure for dissimilar metal materials, wherein one of the angles between the end of the joint surface of the material and the free edge is set to 90 degrees and the other is set to less than 90 degrees.
【請求項4】 前記第2の金属材料の接合面端部で自由
縁と角度をなす部分の長さ寸法が、接合面縁部より前記
第2の金属材料の直径の5%以上形成されたことを特徴
とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の異種金属材
料の接合構造。
4. The length dimension of a portion of the joining surface of the second metallic material that forms an angle with the free edge is formed to be 5% or more of the diameter of the second metallic material from the joining surface edge portion. The joining structure of different kinds of metal materials according to any one of claims 1 to 3, wherein.
【請求項5】 アルミを主成分とする第1の金属材料
と、ニオブを主成分とする第2の金属材料とがアルミか
らなる接合材を介して接合された異種金属材料の接合構
造において、 前記接合材はリング状の部材から構成され、 前記接合材の厚さをt、リングの径方向の幅をTとする
とき、(t/T)<0.5となるように設定されたこと
を特徴とする異種金属材料の接合構造。
5. A joint structure of dissimilar metal materials in which a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are joined via a joining material made of aluminum, The bonding material is composed of a ring-shaped member, and is set such that (t / T) <0.5, where t is the thickness of the bonding material and T is the radial width of the ring. Bonding structure of dissimilar metal materials.
【請求項6】 アルミを主成分とする第1の金属材料
と、ニオブを主成分とする第2の金属材料とがアルミか
らなる接合材を介して接合された異種金属材料の接合構
造において、 前記接合材は丸棒状の部材から構成され、 前記接合材の厚さをt、丸棒の直径をDとするとき、
(t/D)<0.5となるように設定されたことを特徴
とする異種金属材料の接合構造。
6. A joint structure of dissimilar metal materials in which a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are joined via a joining material made of aluminum, The bonding material is composed of a round bar-shaped member, and when the thickness of the bonding material is t and the diameter of the round bar is D,
A joint structure of dissimilar metal materials, characterized in that (t / D) <0.5.
【請求項7】 アルミを主成分とする第1の金属材料
と、ニオブを主成分とする第2の金属材料とがアルミか
らなる接合材を介して接合された異種金属材料の接合構
造において、 前記接合材は板状の部材から構成され、 前記接合材の厚さをt、板の短辺側の長さをaとすると
き、(t/a)<0.5となるように設定されたことを
特徴とする異種金属材料の接合構造。
7. A joint structure of dissimilar metal materials in which a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component are joined via a joining material made of aluminum, The bonding material is composed of a plate-shaped member, and is set such that (t / a) <0.5, where t is the thickness of the bonding material and a is the length of the short side of the plate. A joint structure of dissimilar metal materials characterized by the above.
【請求項8】 前記第1及び第2の金属材料における接
合部に熱処理がなされたことを特徴とする請求項1〜7
のいずれか1項に記載の異種金属材料の接合構造。
8. The heat treatment is applied to a joint portion of the first and second metal materials.
The joint structure of the dissimilar metal material as described in any one of 1 above.
【請求項9】 前記第1及び第2の金属材料における金
属間化合物の反応層が20μm以下となるように設定さ
れたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記
載の異種金属材料の接合構造。
9. The heterogeneous structure according to claim 1, wherein a reaction layer of the intermetallic compound in the first and second metal materials is set to be 20 μm or less. Bonding structure of metallic materials.
【請求項10】 前記第1及び第2の金属材料における
接合部の電気抵抗が、母材のうち、電気抵抗の高い方の
1.3倍以下となるように設定されたことを特徴とする
請求項1〜9のいずれか1項に記載の異種金属材料の接
合構造。
10. The electrical resistance of the joint portion of the first and second metal materials is set to be 1.3 times or less of that of the base material having the higher electrical resistance. The joined structure of different kinds of metal materials according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 前記第1及び第2の金属材料における
接合部の衝撃強度が、母材の衝撃強度の低い方の0.8
倍以上となるように設定されたことを特徴とする請求項
1〜10のいずれか1項に記載の異種金属材料の接合構
造。
11. The impact strength of the joint between the first and second metal materials is 0.8, which is lower than the impact strength of the base metal.
The joining structure of different kinds of metal materials according to any one of claims 1 to 10, wherein the joining structure is set to be twice or more.
【請求項12】 産業用または電力用機器の機構部品に
おける少なくとも締結部が前記第2の金属材料から構成
され、 前記締結部以外が前記第1の金属材料から構成されたこ
とを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の
異種金属材料の接合構造。
12. A mechanical component of an industrial or power device, at least a fastening portion of which is made of the second metal material, and a portion other than the fastening portion is made of the first metal material. Item 12. A joined structure of different kinds of metal materials according to any one of items 1 to 11.
【請求項13】 化学プラントにおける混合、分散、攪
拌機器の部品において少なくとも耐食性が要求される部
分が前記第2の金属材料から構成され、 前記耐食性が要求される部分以外が前記第1の金属材料
から構成されたことを特徴とする請求項1〜11のいず
れか1項に記載の異種金属材料の接合構造。
13. A part of mixing, dispersing, and stirring equipment in a chemical plant, wherein at least a portion requiring corrosion resistance is composed of the second metal material, and the portion other than the portion requiring corrosion resistance is the first metal material. The joining structure for dissimilar metal materials according to any one of claims 1 to 11, wherein the joining structure is made of
【請求項14】 電力用機器の接触子周辺部品において
少なくともアークに晒される部分が前記第2の金属材料
から構成され、 前記アークに晒される部分以外が前記第1の金属材料か
ら構成されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれ
か1項に記載の異種金属材料の接合構造。
14. A part around a contact of a power device, wherein at least a portion exposed to an arc is made of the second metal material, and a portion other than the portion exposed to the arc is made of the first metal material. The joining structure of different kinds of metal materials according to any one of claims 1 to 11.
【請求項15】 アルミを主成分とする第1の金属材料
と、ニオブを主成分とする第2の金属材料とを、アルミ
からなる接合材を介して接合する異種金属材料の接合方
法において、 前記接合材をあらかじめ前記第2の金属材料に肉盛りし
ておき、その後、前記第1の金属材料を前記接合材に接
合することを特徴とする異種金属材料の接合方法。
15. A method of joining dissimilar metal materials, comprising joining a first metal material containing aluminum as a main component and a second metal material containing niobium as a main component via a bonding material made of aluminum. A method for joining dissimilar metal materials, which comprises depositing the joining material on the second metal material in advance, and then joining the first metal material to the joining material.
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