JP2005219100A - 接合体及び接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨による突起９を寸法仕上げが不必要になって、接合体１の製造（生産）の工程数の削減して、接合体１の製造時間の短縮化を図る。
【解決手段】 ロー接により接合される一対の接合部材３，５と、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間の間隙に充填するように介在された溶化材７と、一方の接合部材３の接合面３ｆに形成されかつ厚さが一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間の間隙の略同じ寸法になるように構成され突起９と、を具備してあって、突起９は、接合面３ｆと圧粉体電極１１との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより接合面３ｆに圧粉体電極１１の電極材料が溶着及び／又は堆積することによって形成されたこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、接合体、及びこの接合体を製造するための接合体の製造方法に関する。

一般に、一対の接合部材を精度良く接合するには、ロー接が用いられており、このロー接は、ロー付けとハンダ付けに分けられる。そして、ロー接による前記一対の接合部材の接合、換言すれば、前記一対の接合部材を具備してなる接合体の製造は、次のように行われる。

即ち、まず、前記一対の接合部材のうちの一方の接合部材の接合面に突起を形成する。ここで、前記突起の厚さは、前記接合体における前記一対の接合部材の接合面間の間隙と略同じ寸法であって、ロー接の条件に応じて３０μｍ以上で７０μｍ以下の範囲内で適宜に設定される。次に、前記一方の接合部材の接合面と他方の接合部材の接合面を対向するように前記一対の接合部材の位置合わせを行う。そして、前記突起を前記他方の接合部材の接触面に接触させつつ、前記一対の接合部材の接合面間の間隙に溶融状態の溶化材を充填し、前記一対の接合部材及び前記溶化材を冷却する。これによって、前記接合体を製造することができる。

なお、前記一方の接合部材の接合面に前記突起を形成する代わりに、前記一対の接合部材の間にシムを介在させるようにしても差し支えない。ここで、前記シムの接触面の面積は、前記接合部材の接合面の面積に比べて極めて小さく、前記シムの厚さは、前記接合体における前記一対の接合部材の接合面間の間隙と略同じ寸法である。

また、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。
特開平１１−４９５７９号公報

ところで、前記突起の形成にあっては、通常、スポット溶接が用いられているが、スポット溶接のみによって、３０μｍ以上で７０μｍ以下の範囲内で適宜に設定された厚さの前記突起を形成することは極めて困難である。そのため、スポット溶接の後に研磨による前記突起を寸法仕上げが必要になって、前記接合体の製造（生産）の工程数が増えて、前記接合体の製造時間が長くなるという問題がある。

なお、前記一対の接合部材の間にシムを介在させるような場合にあっては、前記シムを前記一方の接合面に置いたときに、前記シムの一部分が前記一方の接合面から離れてしうまうことがあって、前記一対の接合部材の接合面間の間隙を正確に確保することができないという問題がある。

そこで、本発明は、製造に前記シムを用いない場合でも、研磨による前記突起の寸法仕上げを不要にすることのできる、新規な接合体及び接合体の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明にあっては、ロー接により接合される一対の接合部材と；
前記一対の接合部材の接合面間の間隙に充填するように介在された溶化材と；
前記一対の接合部材のうちの一方の接合部材の接合面に形成され、厚さが前記一対の接合部材の接合面間の間隙の略同じ寸法になるように構成され、他方の接合部材の接合面に接触可能な突起と；を具備してあって、
前記突起は、通電性を有する電極材料の粉末を圧縮成形した圧粉体、或いは該圧粉体を加熱処理した処理済み圧粉体からなる圧粉体電極を用い、前記一方の接合部材の接合面と前記圧粉体電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記一方の接合部材の接合面に前記圧粉体電極の前記電極材料又は前記電極材料の反応物質を溶着及び／又は堆積することによって形成されたことを特徴とする。

ここで、ロー接とは、ロー付け又はハンダ付けのことをいう。また、溶化材とは、ロー付けの場合にあってはローのことをいい、ハンダ付けの場合にあってはハンダのことをいう。

また、前記一対の接合部材の接合面間の間隙と略同じ寸法である前記突起の厚さは、ロー接の条件に応じて３０μｍ以上で７０μｍ以下の範囲内で適宜に設定される。

請求項１に記載の発明特定事項によると、前記一方の接合部材の接合面と前記圧粉体電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより前記一方の接合部材の接合面に溶着及び／又は堆積する電極材料等の量を高精度に調節することができる。そのため、前記突起の厚さがロー接の条件に応じて３０μｍ以上で７０μｍ以下の範囲内で適宜に設定された厚さ±１０％誤差程度になるように、前記一方の接合部材の接合面に前記突起を高精度に形成することができる。

請求項２に記載の発明にあっては、前記突起はスポット状であって、前記突起の個数は３個以上であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用の他に、スポット状の前記突起の個数は３個以上であるため、前記一対の接合部材の接合面間の間隙の大きさを前記接合面間全域において略均一にすることができる。

請求項３に記載の発明にあっては、請求項１に記載の接合体を製造するための接合体の製造方法において、
通電性を有する電極材料の粉末を圧縮成形した圧粉体、或いは該圧粉体を加熱処理した処理済み圧粉体からなる圧粉体電極を用い、一対の接合部材のうちの一方の接合部材の接合面と前記圧粉体電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記一方の接合部材の接合面に前記圧粉体電極の前記電極材料又は前記電極材料の反応物質を溶着及び／又は堆積させることによって、前記一方の接合部材の接合面に突起を形成する突起形成工程と；
前記突起形成工程が終了した後に、前記一方の接合部材の接合面と他方の接合部材の接合面を対向するように前記一対の接合部材の位置合わせを行う位置合わせ工程と；
前記位置合わせ工程が終了した後に、前記突起を前記他方の接合部材の接触面に接触させつつ、前記一対の接合部材の接合面間の間隙に溶融状態の溶化材を充填する充填工程と；
前記充填工程が終了した後に、前記一対の接合部材及び前記溶化材を冷却する冷却工程と；を具備してなることを特徴とする。

請求項３に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、前記突起の厚さがロー接の条件に応じて３０μｍ以上で７０μｍ以下の範囲内で適宜に設定された厚さ±１０％誤差程度になるように、前記一方の接合部材の接合面に前記突起を高精度に形成することができるため、前記接合体の製造に前記シムを用いない場合でも、研磨による前記突起を寸法仕上げが不必要になって、前記接合体の製造（生産）の工程数の削減して、前記接合体の製造時間の短縮化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果を奏する他に、前記一対の接合部材の接合面間の間隙の大きさを前記一対の接合部材の接合面間全域において略均一にすることができため、前記一対の接合部材の接合状態が安定して、前記接合体の品質が向上する。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果と同様の効果を奏する。

以下、本発明の最良の形態について図１から図３を参照して説明する。

図１は、本発明の最良の形態に係わる接合体を示す図であって、図２から図４は、本発明の最良の形態に係わる接合体の製造方法を説明する図である。

図１に示すように、本発明の最良の形態に係わる接合体１は、エンジン部品等の種々の機械部品に用いられるものであって、ロー接により接合される一対の接合部材３，５を具備してあって、一対の接合部材３，５は、金属又はセラミックスによりそれぞれ構成されている。そして、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間の間隙には、溶化材７が充填するように介在されたている。

ここで、ロー接とは、ロー付け又はハンダ付けのことをいう。また、溶化材７とは、ロー付けの場合にあってはローのことをいい、ハンダ付けの場合にあってはハンダのことをいう。

一対の接合部材３，５のうちの一方の接合部材３の接合面３ｆには、他方の接合部材５の接合面５ｆに接触可能な複数（本発明の最良の形態にあっては３個以上）のスポット状の突起９が形成されており、各突起９は、厚さが一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間の間隙の略同じ寸法になるようにそれぞれ構成されいる。特に、各突起９は、圧粉体電極１１を用い、電気絶縁性のある液中又は気中において一方の接合部材３の接合面３ｆと圧粉体電極１１との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、一方の接合部材３の接合面３ｆに圧粉体電極１１の電極材料又は該電極材料の反応物質が溶着及び／又は堆積することによってそれぞれ形成されたものである。

ここで、圧粉体電極１１は、通電性を有する前記電極材料の粉末を圧縮成形した圧粉体或いは該圧粉体を加熱処理した処理済み圧粉体からなる電極であって、前記電極材料としては、接合部材３，５と同じ材料の他、溶化材７と同じ材料等を使用する。

なお、スポット状の突起９が形成される代わりに、列状の突起が形成されるようにしてもよい。

次に、接合体１を製造するための接合体の製造方法について説明する。

図２（ａ）に示すように、電気絶縁性のある液中又は気中において一方の接合部材３の接合面３ｆと圧粉体電極１１との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより一方の接合部材３の接合面３ｆに圧粉体電極１１の電極材料を溶着及び／又は堆積させることによって、一方の接合部材３の接合面３ｆにスポット状の突起９を形成する。上述の作用を放電箇所を変えて２回以上繰り返すことによって、図２（ｂ）に示すように、一方の接合部材３の接合面３ｆに３個以上のスポット状の突起９を形成する（突起形成工程）。

ここで、前記電極材料としてステライト金属（クロムを含むコバルト合金）の粉末を圧縮成形した圧粉体からなる圧粉体電極１１によってパルス状の放電を発生させる場合にあっては、例えば、ピーク電流:１０アンペア、放電持続時間:６４μ秒、放電休止時間:１２８μ秒のような放電条件に設定することが望ましい。また、前記電極材料の粉末の粒径、前記圧粉体の結合硬さ、前記電極材料の材質、形成する突起９の組織の状態等によって、放電条件は適宜に変更することができる。

前記突起形成工程が終了した後に、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆを脱脂洗浄する。次に、図３（ａ）に示すように、複数の突起９に箔状の溶化材７を載せて、一方の接合部材３の接合面３ｆと他方の接合部材５の接合面５ｆを対向するように一対の接合部材３，５の位置合わせを行う（位置合わせ工程）。そして、図３（ｂ）に示すように、一対の接合部材３，５を真空中で所定の高温環境下に置いた状態の下で、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆが接近するように一対の接合部材３，５を加圧することにより、複数の突起９を他方の接合部材５の接触面５ｆに接触させつつ、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間の間隙に溶融状態の溶化材７を充填する（充填工程）。

ここで、例えば、バンド部材に形成した穴の内周面（一方の接合部材３の接合面３ｆの一例）と、タービン静翼の端部の外周面（他方の接合部材５の接合面５ｆの一例）との間に溶化材を７を充填する場合にあっては、次のように行う。即ち、図４に示すように、一方の接合部材３の端部を他方の接合部材５に形成した穴に嵌合させることにより、一方の接合部材３の接合面３ｆと他方の接合部材５の接合面５ｆを対向するように一対の接合部材３，５の位置合わせを行う。次に、一方の接合部材３の前記穴５の周縁部にペースト状の溶化材７を付着させる。そして、真空炉（図示省略）内で一対の接合部材３，５及び溶化材７を加熱して、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆの間隙に溶融状態の溶化材７を充填する。

前記充填工程が終了した後に、アルゴンガスを用いて、一対の接合部材３，５及び溶化材７をガス冷却することにより（冷却工程）、接合体の製造が終了する。

次に、本発明の最良の形態の作用について説明する。

前述の放電条件の下で、一方の接合部材３の接合面３ｆと圧粉体電極１１との間にパルス状の放電を発生させて放電エネルギーにより一方の接合部材３の接合面３ｆに溶着及び／又は堆積する前記電極材料等の量を高精度に調節することができる。そのため、突起９の厚さがロー接の条件に応じて３０μｍ以上で７０μｍ以下の範囲内で適宜に設定された厚さ±１０％誤差程度になるように、一方の接合部材３の接合面３ｆに突起９を高精度に形成することができる。

また、スポット状の突起９の個数は３個以上であるため、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間の間隙の大きさを接合面間３ｆ，５ｆ全域において略均一にすることができる。

なお、突起９をポーラスな組織にした場合にあっては、突起９の内部まで溶化材７を浸透させることができる。

以上の如き、本発明の最良の形態によれば、突起９の厚さがロー接の条件に応じて３０μｍ以上で７０μｍ以下の範囲内で適宜に設定された厚さ±１０％誤差程度になるように、一方の接合部材３の接合面３ｆに突起９を高精度に形成することができるため、接合体１の製造に前記シムを用いない場合でも、研磨（機械加工）による突起９を寸法仕上げが不必要になって、接合体１の製造（生産）の工程数の削減して、接合体１の製造時間の短縮化を図ることができる。

また、一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間の間隙の大きさを一対の接合部材３，５の接合面３ｆ，５ｆ間全域において略均一にすることができため、一対の接合部材３，５の接合状態が安定して、接合体１の品質が向上する。

なお、本発明は、前述の発明の最良の形態の説明に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。

本発明の最良の形態に係わる接合体を示す図である。 本発明の最良の形態に係わる接合体の製造方法を説明する図である。 本発明の最良の形態に係わる接合体の製造方法を説明する図である。 本発明の最良の形態に係わる接合体の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１ 接合体
３ 一方の接合部材
５ 他方の接合部材
７ 溶化材
９ 突起
１１ 圧粉体電極

Claims (3)

1. ロー接により接合される一対の接合部材と；
   前記一対の接合部材の接合面間の間隙に充填するように介在された溶化材と；
   前記一対の接合部材のうちの一方の接合部材の接合面に形成され、厚さが前記一対の接合部材の接合面間の間隙の略同じ寸法になるように構成され、他方の接合部材の接合面に接触可能な突起と、を具備してあって、
   前記突起は、通電性を有する電極材料の粉末を圧縮成形した圧粉体、或いは該圧粉体を加熱処理した処理済み圧粉体からなる圧粉体電極を用い、前記一方の接合部材の接合面と前記圧粉体電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記一方の接合部材の接合面に前記圧粉体電極の前記電極材料又は前記電極材料の反応物質を溶着及び／又は堆積することによって形成されたことを特徴とする接合体。
2. 前記突起はスポット状であって、前記突起の個数は３個以上であることを特徴とする請求項１に記載の接合体。
3. 請求項１に記載の接合体を製造するための接合体の製造方法において、
   通電性を有する電極材料の粉末を圧縮成形した圧粉体、或いは該圧粉体を加熱処理した処理済み圧粉体からなる圧粉体電極を用い、一対の接合部材のうちの一方の接合部材の接合面と前記圧粉体電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記一方の接合部材の接合面に前記圧粉体電極の前記電極材料又は前記電極材料の反応物質を溶着及び／又は堆積させることによって、前記一方の接合部材の接合面に突起を形成する突起形成工程と；
   前記突起形成工程が終了した後に、前記一方の接合部材の接合面と他方の接合部材の接合面を対向するように前記一対の接合部材の位置合わせを行う位置合わせ工程と；
   前記位置合わせ工程が終了した後に、前記突起を前記他方の接合部材の接触面に接触させつつ、前記一対の接合部材の接合面間の間隙に溶融状態の溶化材を充填する充填工程と；
   前記充填工程が終了した後に、前記一対の接合部材及び前記溶化材を冷却する冷却工程と；を具備してなることを特徴とする接合体の製造方法。
   

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