JP2013039616A

JP2013039616A - 管の接合方法

Info

Publication number: JP2013039616A
Application number: JP2011189859A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Onishi; 一正大西
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】金属管と他の部材を、流体の漏れがないように接合方法を提供すること。
【解決手段】モータ８は、モータ回転軸９、フランジ６ｂ、フランジ６ａを介して冶具４に取り付けた金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを回転させる。１２はニッケル陽電極である。ニッケル電鋳用電解液１１を入れたニッケル電鋳槽１３に冶具４に取り付けた金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを入れる。そしてモータ８によってニッケル電鋳用電解液１１中で回転させ、電鋳層１４を形成する。この際、ニッケル電鋳槽１３中のニッケル電鋳用電解液１１を約４５℃に加温する。ニッケル電鋳層１４が所定の厚さに達したら、電源１０のスイッチ及びモータのスイッチを切る。そしてフランジ６ａ、６ｂを分離して、冶具４などをニッケル電鋳槽１３から取り出し、樹脂製の冶具４から、接合した金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを取り出し、その後溶剤などによりレジストを除去する。
【選択図】図４

Description

本発明は、金属製の管と他の部材を接合する方法に関するものである。

従来より、管の接合部より流体が漏れないようにするために、接合部を溶接するか、またはロウ付けするなどの方法が用いられている。しかし、例えば金属ガラスのように熱を加えると物性が大きく変化する場合、溶接、ロウ付けによる接合方法は用いることができない。

そこで、特許文献１は、金属ガラスに導線を接合する際に、金属ガラス表面に導線を押し付け導線に超音波ツールから超音波エネルギを与えることにより金属ガラスと導線とを接合する。

この発明によれば、常温下での超音波振動により金属ガラス層の接合表面の酸化物が容易に除去され、金属ガラス層と導線とが、より強固に接合される。さらに、Ａｌ系ボンディングワイヤおよび金属ガラス層の親和力の高い成分間の直接結合、金属間化合物精製による金属接合や、Ａｌ系ボンディングワイヤと金属ガラス層の接合表面における金属ガラスの酸化物との反応により生成される複合酸化物による接合も行われる。

また、この発明によれば、酸化されやすく安定な酸化皮膜を有する金属ガラス層に対して常温で導線を接合することができるので、金属ガラス層を結晶化させることなく接合できる。

特開２０１０−１９９３８７号公報特開２００２−３５０２０７号公報

しかし、特許文献１の超音波エネルギを用いる金属ガラスと金属ガラスの接合、金属ガラスと他金属の接合は、超音波ツールの形状によるものであるから、曲面のような形状を接合することは困難である。

また、接合する材料の厚みを調整することも困難であり、やはり面形状の接合には適さない。

ここで、管に適する金属ガラスの組成として特許文献２に詳しく記載されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、金属ガラス製の管と他の部材の接合部より流体が漏れないように接合する方法を提供することにある。

本発明は、金属管と他の部材との接合部において、金属管を他の部材に挿入するか、または他の部材を金属管に挿入するかして、互いの境界部を電鋳する接合方法とするものである。

本発明はまた、金属ガラス管と他の部材との接合部において、金属ガラス管を他の部材に挿入するか、または他の部材を金属ガラス管に挿入するかして、互いの境界部を電鋳する接合方法とするものである。

本発明はまた、金属管と他の金属管との接合部において、金属管を他の金属管に挿入するか、または他の金属管を金属管に挿入するかして、互いの境界部を電鋳する接合方法とするものである。

本発明はまた、コリオリ流量計の計測流管である金属ガラス管と他の部材との接合部において、コリオリ流量計の計測流管である金属ガラス管を他の部材に挿入するか、または他の部材をコリオリ流量計の計測流管である金属ガラス管に挿入するかして、互いの境界部を電鋳する接合方法とするものである。

本発明の接合方法によれば、金属管と他の部材を、流体の漏れがないように接合することができる。

金属ガラス管とステンレス管を接続した状態を示す断面図である。別の金属ガラス管とステンレス管を接続した状態を示す断面図である。治具に接続した金属ガラス管とステンレス管をセットした状態を示す断面図である。ニッケル電鋳装置を示す断面図である。金属ガラス管とステンレス部品を接続した平面図である。図５のＡ−Ａ線での断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。図１は、本発明による電鋳による接合方法により接合した円管である金属ガラス管１と円管であるステンレス管２ａ、２ｂの接合体である。なお、２箇所の電鋳層３ａ、３ｂの材料は、ニッケルである。

図２は、金属ガラス管１とステンレス管２の接合部を拡大表示したものである。金属ガラス管１とステンレス管２の接触面積を大きくし、摩擦力により互いに抜けにくくしたものである。金属ガラス管１は円管であり、ステンレス管２と接合する外面をテーパー状に研磨した。ステンレス管２も円環であり金属ガラス管１と接合する内面をテーパー状に研磨した。そしてニッケル電鋳層３により金属ガラス管１とステンレス管２を接合した。

図３、図４は、本発明による電鋳を用いた接合方法の実施の形態を示す。
金属ガラス管１の外面、内面を洗浄液そして超音波洗浄機を用いて洗浄する。Ｎｉ電鋳が不要な部分には、表面に印刷またはレジスト処理により不導体部を形成する。

ステンレス管２ａ、２ｂの外面、内面を洗浄液そして超音波洗浄機を用いて洗浄する。Ｎｉ電鋳が不要な部分には、表面に印刷またはレジスト処理により不導体部を形成する。

そして、不導体部を設けた金属ガラス管１を、不導体部を設けたステンレス管２ａ、２ｂに挿入する。そしてステンレス管２ａ、２ｂの両端にはニッケル電鋳用溶液が入らないようにゴム栓等を入れる。

図３は冶具４に取り付けた金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを接続した状態を示す。この冶具４は、電極棒５と金属製のフランジ６ａを設けている。また冶具４の下部には取り付けネジ７を設ける。この取付けネジ７により樹脂製の冶具４に金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを接続した状態で固定する。

電鋳装置の概略を図４に示す。電源１０は、ニッケル電鋳ためのものである。モータ８は、モータ回転軸９、フランジ６ｂ、フランジ６ａを介して冶具４に取り付けた金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを回転させる。１２はニッケル陽電極であり、複数個も設けられている。

図４に示すスルファミン酸ニッケルを主成分とするニッケル電鋳用電解液１１を入れたニッケル電鋳槽１３に冶具４に取り付けた金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを入れる。そしてモータ８によってニッケル電鋳用電解液１１中で回転させ、電鋳層１４を形成する。この際、ニッケル電鋳槽１３中のニッケル電鋳用電解液１１を約４５℃に加温する。金属ガラスは、１００℃以下では物性が変化しないので、１００℃以下よりも小さい例えば６０℃以下で電解液を加温すれば全く問題はない。

ニッケル電鋳層１４が所定の厚さに達したら、電源１０のスイッチ及びモータ８のスイッチを切る。そしてフランジ６ａ、６ｂを分離して、冶具４などをニッケル電鋳槽１３から取り出し、樹脂製の冶具４から、接合した金属ガラス管１とステンレス管２ａ、２ｂを取り出し、その後溶剤などによりレジストを除去する。

上記実施の形態において電解液は、スルファミン酸ニッケルを主成分とするものを使用したが、電解液はこれに限定するものでなく、析出する金属の種類に応じて選択される電鋳（析出）する金属として、例えば、ニッケルまたはその合金、鉄またはその合金、銅またはその合金、コバルトまたはその合金、タングステン合金、微粒子分散金属などの金属をあげることができる。また、上記金属を析出させる電解液としては、例えば、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、スルファミン酸第１鉄、ホウフッ化第１鉄、ピロリン酸銅、硫酸銅、ホウフッ化銅、ケイフッ化銅、チタンフッ化銅、アルカノールスルフォン酸銅、硫酸コバルト、タングステン酸ナトリウムなどの水溶液を主成分とする液、または、これらの液に炭化珪素、炭化タングステン、酸化ジルコニウム、アルミナ、ダイヤモンド、酸化ケイ素などの微粉末を分散させた液が使用される。

また、電鋳槽内には電解液を攪拌するための攪拌手段を設けることもできる。攪拌手段としては、たとえば空気の噴出しによるもの、電解液を吸い込み、再び電解槽内に吹き出すもの、回転可能な攪拌プロペラ、超音波、振動などを使用することができる。しかし、攪拌手段はこれらに限定するものではない。

電鋳によって金属が電鋳する箇所の材質は、導電性を有していれば特に材質に限定するものではないが、金属を電鋳させ易くするためには電気導電率が良好なものを使用することが好ましい。例えば鉄、ステンレス、銅、金、銀、真鍮、ニッケル、アルミニウム、カーボンなどが使用できる。

本発明の別の実施の形態を図５の平面図と図５のＡ−Ａ線での断面を示す図６を用いて説明する。金属ガラス管１ａ、１ｂ、１ｃを挿入する円筒状の突起を持つステンレス部品１５に金属ガラス管１ａ、１ｂ、１ｃを挿入し図示しない冶具にセットする。もちろん電鋳しない部分にはレジスト処理する。

そして図４に示す電鋳槽に入れ、所望の厚さのニッケル電鋳層になるまで電鋳処理をする。その後、電鋳槽より冶具と共に取り出し、更に冶具から金属ガラス管をと円筒状の突起を持つステンレス部品１５を接合した部材を分離する。その後、金属ガラス管をと円筒状の突起を持つステンレス部品を接合した部材より有機溶剤などによりレジストを除去する。

なお、金属ガラス管をと円筒状の突起を持つステンレス部品を接合した部材は、コリオリ流量計の主要部材として用いられる。中央の金属ガラス管１ｂは、コリオリ流量計の計測流管である。

以上の実施の形態では、金属ガラスとステンレスの接合を例として述べたが、もちろん金属ガラスと金属ガラスの接合でも用いることができる。また、異種金属の溶接、ロウ付けは一般に困難であるので、もちろん本発明を好適に用いることができる。

以上述べたように本発明の電鋳を用いた接合方法は、電鋳による接合と共に接合部分からの流体の漏れを防ぐことができる。

１金属ガラス管
２ステンレス管
３電鋳層
４冶具
５電極棒
６フランジ
７取付けネジ
８モータ
９モータ回転軸
１０ニッケル陽電極用電源
１１ニッケル電鋳用電解液
１２ニッケル陽電極
１３ニッケル電鋳槽
１４ニッケル電鋳層
１５ステンレス部品

Claims

金属管と他の部材との接合部において、金属管を他の部材に挿入するか、または他の部材を金属管に挿入するかして、互いの境界部を電着することを特徴とする接合方法。
金属管が金属ガラスであることを特徴とする請求項１の接合方法。
他方の部材が金属管であることを特徴とする請求項１の接合方法。
金属管がコリオリ流量計の計測流管であることを特徴とする請求項１の接合方法。