JP2003191080A - 異種金属接合方法 - Google Patents
異種金属接合方法Info
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- JP2003191080A JP2003191080A JP2001390881A JP2001390881A JP2003191080A JP 2003191080 A JP2003191080 A JP 2003191080A JP 2001390881 A JP2001390881 A JP 2001390881A JP 2001390881 A JP2001390881 A JP 2001390881A JP 2003191080 A JP2003191080 A JP 2003191080A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム系材料と鉄系材料とを簡単
にしかも強固に接合することを目的とする。 【解決手段】 アルミニウム系材料と鉄系材料との間
に、両材料と固溶し得る合金であるＡｌａＺｎｂＣｕｃ
Ｍｇｄ（但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄは質量％で、ａは残部、
５≦ｂ≦１２、０≦ｃ≦２、０．５≦ｄ≦３、不可避元
素を含み得る）又は上記ｃの下限が０．５で示される組
成の合金材料を挟んで接合する。この間に挟む合金材料
は箔又は粉末であり、箔の厚みは１５０μｍ以下、粉末
の中心粒径は１５０μｍ以下である。又、接合時には挟
む合金材料をその液相温度未満の温度に保持し加圧して
接合する。
にしかも強固に接合することを目的とする。 【解決手段】 アルミニウム系材料と鉄系材料との間
に、両材料と固溶し得る合金であるＡｌａＺｎｂＣｕｃ
Ｍｇｄ（但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄは質量％で、ａは残部、
５≦ｂ≦１２、０≦ｃ≦２、０．５≦ｄ≦３、不可避元
素を含み得る）又は上記ｃの下限が０．５で示される組
成の合金材料を挟んで接合する。この間に挟む合金材料
は箔又は粉末であり、箔の厚みは１５０μｍ以下、粉末
の中心粒径は１５０μｍ以下である。又、接合時には挟
む合金材料をその液相温度未満の温度に保持し加圧して
接合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム系材
料と鉄系材料とを固相接合によって接合する方法であ
り、鍋用材料、異材継手、熱交換器用材料等に用いる材
料を提供する。
料と鉄系材料とを固相接合によって接合する方法であ
り、鍋用材料、異材継手、熱交換器用材料等に用いる材
料を提供する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム系材料とステンレス等の鉄
系材料はお互いにほとんど固溶しないため、アーク溶接
等の金属を溶解して接合する方法で接合することはでき
ない。一般的にはボルト、ナットで締結する手法が採用
されている。また、特殊な例としては爆発圧着で接合す
る方法も行なわれている。
系材料はお互いにほとんど固溶しないため、アーク溶接
等の金属を溶解して接合する方法で接合することはでき
ない。一般的にはボルト、ナットで締結する手法が採用
されている。また、特殊な例としては爆発圧着で接合す
る方法も行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム系材料と
鉄系材料は融点が違うこと、およびお互いに固溶せず脆
い金属間化合物を形成するために、一見接合できたよう
に見えても、接合部が非常に脆く、接合部に小さな力が
働くと、その接合部で破断する。また、爆発圧接合で
は、鉄とアルミニウムの接合面が波状になることによっ
て接合することが知られている。しかし、被接合物の形
状や大きさが非常に限定されたものとなり、汎用的な接
合としては殆ど用いられていない。
鉄系材料は融点が違うこと、およびお互いに固溶せず脆
い金属間化合物を形成するために、一見接合できたよう
に見えても、接合部が非常に脆く、接合部に小さな力が
働くと、その接合部で破断する。また、爆発圧接合で
は、鉄とアルミニウムの接合面が波状になることによっ
て接合することが知られている。しかし、被接合物の形
状や大きさが非常に限定されたものとなり、汎用的な接
合としては殆ど用いられていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成より
なる。 （１）アルミニウム系材料と鉄系材料との接合方法であ
って、前記アルミニウム系材料と鉄系材料との間に、両
材料に固溶し得る合金であるＡｌａＺｎｂＣｕｃＭｇｄ
（但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄは質量％で、ａは残部、５≦ｂ
≦１２、０≦ｃ≦２、０．５≦ｄ≦３、不可避的元素を
含み得る）で示される組成を有する合金を挟んで接合す
ることを特徴とする異種金属接合方法。 （２）０．５≦ｃ≦２である前記（１）記載の異種金属
接合方法。 （３）間に挟む合金材料が１５０μｍ以下の箔又は／及
び中心粒径１５０μｍ以下の粉体である前記（１）又は
（２）記載の異種金属接合方法。 （４）間に挟む合金材料を、その液相温度未満の温度に
保持し、加圧して接合する前記（１）ないし（３）のい
ずれかに記載の異種金属接合方法。
なる。 （１）アルミニウム系材料と鉄系材料との接合方法であ
って、前記アルミニウム系材料と鉄系材料との間に、両
材料に固溶し得る合金であるＡｌａＺｎｂＣｕｃＭｇｄ
（但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄは質量％で、ａは残部、５≦ｂ
≦１２、０≦ｃ≦２、０．５≦ｄ≦３、不可避的元素を
含み得る）で示される組成を有する合金を挟んで接合す
ることを特徴とする異種金属接合方法。 （２）０．５≦ｃ≦２である前記（１）記載の異種金属
接合方法。 （３）間に挟む合金材料が１５０μｍ以下の箔又は／及
び中心粒径１５０μｍ以下の粉体である前記（１）又は
（２）記載の異種金属接合方法。 （４）間に挟む合金材料を、その液相温度未満の温度に
保持し、加圧して接合する前記（１）ないし（３）のい
ずれかに記載の異種金属接合方法。
【０００５】すなわち、本発明では、アルミニウム系材
料と鉄系材料との間に、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金又は／
及びＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金を挟むことによっ
て、両者の接合が可能であることを見出した。かかる合
金材料のＺｎは鉄にもアルミニウムにも固溶するので、
６７３Ｋ以上に温度を上げるとＺｎが鉄合金及びアルミ
ニウム合金中に拡散し、両者を強固に接合させることと
なる。
料と鉄系材料との間に、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金又は／
及びＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金を挟むことによっ
て、両者の接合が可能であることを見出した。かかる合
金材料のＺｎは鉄にもアルミニウムにも固溶するので、
６７３Ｋ以上に温度を上げるとＺｎが鉄合金及びアルミ
ニウム合金中に拡散し、両者を強固に接合させることと
なる。
【０００６】Ｚｎの量が５質量％未満では、十分に拡散
することができず、所期の目的を達成し難い。又、１２
質量％を越えると接合層が脆くなる。
することができず、所期の目的を達成し難い。又、１２
質量％を越えると接合層が脆くなる。
【０００７】Ｃｕも接合層の強度を向上する効果があ
る。かかる効果を発揮するには０．５質量％以上が特に
好ましい。２質量％を超えると接合層が脆くなる。しか
し、場合によってはＣｕは添加しなくてもよい。
る。かかる効果を発揮するには０．５質量％以上が特に
好ましい。２質量％を超えると接合層が脆くなる。しか
し、場合によってはＣｕは添加しなくてもよい。
【０００８】Ｍｇも接合層の強度を向上する効果があ
る。０．５質量％未満および３質量％を超えると接合層
が脆くなる。
る。０．５質量％未満および３質量％を超えると接合層
が脆くなる。
【０００９】これらの合金材料は７０００系合金として
比較的入手が容易である。
比較的入手が容易である。
【００１０】これらの合金材料は、箔あるいは粉末の形
で用いるが、箔の場合は厚みが１５０μｍ以下、粉末の
場合は中心粒径が１５０μｍ以下が好適である。いずれ
の場合も１５０μｍより大きくすると、界面における接
合層の厚みが厚くなり、脆くなる。また箔の厚みが１０
μｍより薄くなったり、粉末の径が１０μｍより小さく
なると、取扱いが難しくなるとともに、Ｚｎの原子数が
少なくなり、接合層が形成されなくなる。
で用いるが、箔の場合は厚みが１５０μｍ以下、粉末の
場合は中心粒径が１５０μｍ以下が好適である。いずれ
の場合も１５０μｍより大きくすると、界面における接
合層の厚みが厚くなり、脆くなる。また箔の厚みが１０
μｍより薄くなったり、粉末の径が１０μｍより小さく
なると、取扱いが難しくなるとともに、Ｚｎの原子数が
少なくなり、接合層が形成されなくなる。
【００１１】これらの合金材料は、その液相温度未満に
保って加圧して接合するが、液相温度以上になると接合
層の強度が低下する。また、接合部の温度はＺｎの拡散
速度および粉末の変形抵抗の大きさから、６２３Ｋ以上
とすることが望ましい。
保って加圧して接合するが、液相温度以上になると接合
層の強度が低下する。また、接合部の温度はＺｎの拡散
速度および粉末の変形抵抗の大きさから、６２３Ｋ以上
とすることが望ましい。
【００１２】接合時に加圧することによって、高温で粉
末の変形抵抗が小さくなり、粉末が変形することによっ
て粉末同士が密着するため、接合部に巣の存在を少なく
することができる。
末の変形抵抗が小さくなり、粉末が変形することによっ
て粉末同士が密着するため、接合部に巣の存在を少なく
することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を実施例によって具体的に
説明する。 実施例１ 鉄合金（Ｓ２５Ｃ）とアルミニウム合金（２０１７）と
を接合するため、両者の接合部に中心粒径１００μｍの
Ａｌ−９．５Ｚｎ−３Ｍｇ−１．５Ｃｕ（質量％）粉末
を均一にまき、７５０Ｋまで昇温し、１０ＭＰａの力を
かけた状態で６００秒保持して接合した。上記の合金を
アーク溶接した場合と、接合部の強度を比較すると、表
１に示す結果を得た。すなわち、本発明の接合用粉末を
使用した方が比較例に比べて静的強度及び動的強度面で
優れた特性を示した。
説明する。 実施例１ 鉄合金（Ｓ２５Ｃ）とアルミニウム合金（２０１７）と
を接合するため、両者の接合部に中心粒径１００μｍの
Ａｌ−９．５Ｚｎ−３Ｍｇ−１．５Ｃｕ（質量％）粉末
を均一にまき、７５０Ｋまで昇温し、１０ＭＰａの力を
かけた状態で６００秒保持して接合した。上記の合金を
アーク溶接した場合と、接合部の強度を比較すると、表
１に示す結果を得た。すなわち、本発明の接合用粉末を
使用した方が比較例に比べて静的強度及び動的強度面で
優れた特性を示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】実施例２
鉄合金（Ｓ２５Ｃ）とアルミニウム合金（２０１７）を
接合するため、両者の接合部に厚み１００μｍと５００
μｍのＡｌ−９．５Ｚｎ−３Ｍｇ−１．５Ｃｕ（質量
％）の箔を挟み、７５０Ｋまで昇温し、１０ＭＰａの力
をかけた状態で６００秒保持して接合した。両者の接合
強度は表２に示す通りであり、薄い箔を使用した方が靭
性は優れていた。
接合するため、両者の接合部に厚み１００μｍと５００
μｍのＡｌ−９．５Ｚｎ−３Ｍｇ−１．５Ｃｕ（質量
％）の箔を挟み、７５０Ｋまで昇温し、１０ＭＰａの力
をかけた状態で６００秒保持して接合した。両者の接合
強度は表２に示す通りであり、薄い箔を使用した方が靭
性は優れていた。
【００１６】
【表２】
【００１７】実施例３
鉄合金（Ｓ２５Ｃ）とアルミニウム合金（２０１７）を
接合するため、両者の接合部に粉末の中心粒径９０μｍ
と４００μｍのＡｌ−９．５Ｚｎ−３Ｍｇ−１．５Ｃｕ
（質量％）の粉末を均一にまき、７５０Ｋまで昇温し、
１０ＭＰａの力をかけた状態で６００秒保持して接合し
た。両者の接合強度は表３に示す通りであり、小さな中
心粒径の粉末を使用した方が靭性は優れていた。
接合するため、両者の接合部に粉末の中心粒径９０μｍ
と４００μｍのＡｌ−９．５Ｚｎ−３Ｍｇ−１．５Ｃｕ
（質量％）の粉末を均一にまき、７５０Ｋまで昇温し、
１０ＭＰａの力をかけた状態で６００秒保持して接合し
た。両者の接合強度は表３に示す通りであり、小さな中
心粒径の粉末を使用した方が靭性は優れていた。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、接合の困難なアルミニ
ウム系材料と鉄系材料とを比較的容易にしかも強固に接
合することができる。
ウム系材料と鉄系材料とを比較的容易にしかも強固に接
合することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウム系材料と鉄系材料との接合
方法であって、前記アルミニウム系材料と鉄系材料との
間に、両材料に固溶し得る合金であるＡｌａＺｎｂＣｕ
ｃＭｇｄ（但し、ａ、ｂ、ｃ、ｄは質量％で、ａは残
部、５≦ｂ≦１２、０≦ｃ≦２、０．５≦ｄ≦３、不可
避的元素を含み得る）で示される組成を有する合金を挟
んで接合することを特徴とする異種金属接合方法。 - 【請求項２】 ０．５≦ｃ≦２である請求項１記載の異
種金属接合方法。 - 【請求項３】 間に挟む合金材料が１５０μｍ以下の箔
又は／及び中心粒径１５０μｍ以下の粉体である請求項
１又は２記載の異種金属接合方法。 - 【請求項４】 間に挟む合金材料を、その液相温度未満
の温度に保持し、加圧して接合する請求項１ないし３の
いずれかに記載の異種金属接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001390881A JP2003191080A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 異種金属接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001390881A JP2003191080A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 異種金属接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003191080A true JP2003191080A (ja) | 2003-07-08 |
Family
ID=27598633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001390881A Pending JP2003191080A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 異種金属接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003191080A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005118204A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Harmonic Drive Systems Inc. | 鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法 |
| CN107447141A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-12-08 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | 一种电子产品外壳用高强度铝合金及其制备方法 |
-
2001
- 2001-12-25 JP JP2001390881A patent/JP2003191080A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005118204A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Harmonic Drive Systems Inc. | 鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法 |
| JPWO2005118204A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2008-04-03 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法 |
| CN107447141A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-12-08 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | 一种电子产品外壳用高强度铝合金及其制备方法 |
| CN107447141B (zh) * | 2017-08-10 | 2019-01-11 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | 一种电子产品外壳用高强度铝合金及其制备方法 |
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