JP2832509B2 - 金属合金材料の接合方法 - Google Patents
金属合金材料の接合方法Info
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- JP2832509B2 JP2832509B2 JP6032809A JP3280994A JP2832509B2 JP 2832509 B2 JP2832509 B2 JP 2832509B2 JP 6032809 A JP6032809 A JP 6032809A JP 3280994 A JP3280994 A JP 3280994A JP 2832509 B2 JP2832509 B2 JP 2832509B2
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- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
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- B23K35/004—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
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- B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
- B23K35/3603—Halide salts
- B23K35/3605—Fluorides
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒな
どの酸化されやすい元素を含んでろう付困難な金属合金
材料を接合する方法に関するものである。
どの酸化されやすい元素を含んでろう付困難な金属合金
材料を接合する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒなどを含む銅基合金
及び鉄基合金を使用した材料の実用化が進んでいる。
及び鉄基合金を使用した材料の実用化が進んでいる。
【０００３】 このような材料を接合しようとするとき
には、従来は塩化物などの潮解性のあるフラックスを多
量に使用して非常に酸化されやすいこれらの材料の接合
しようとする面を清浄にし、この接合面をろう材を用い
てろう付し、その後にフラックスを洗條しているが、こ
の洗條が困難であり、洗條後の排水の処理が必要であっ
た。
には、従来は塩化物などの潮解性のあるフラックスを多
量に使用して非常に酸化されやすいこれらの材料の接合
しようとする面を清浄にし、この接合面をろう材を用い
てろう付し、その後にフラックスを洗條しているが、こ
の洗條が困難であり、洗條後の排水の処理が必要であっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、非潮解性
フラックスを使用して、材料が接合された後のフラック
スの洗條を不要にし、しかもフラックスを実用上支障の
ないほど少量使用して、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒなどの元素を
含む銅基または鉄基金属材料を接合できる方法を提供す
るものである。
フラックスを使用して、材料が接合された後のフラック
スの洗條を不要にし、しかもフラックスを実用上支障の
ないほど少量使用して、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒなどの元素を
含む銅基または鉄基金属材料を接合できる方法を提供す
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 本発明は、フッ化物又
はフッ素化合物を含む非潮解性フラックスを使用して、
酸化されやすい銅基合金や鉄基合金の材料を接合するも
のであるが、このような材料の接合は高温下で行われ
る。高温下で液相にあるフラックスが触れる雰囲気中に
水分や酸素が多ければ多いほどフラックスの自己酸化の
量が多く、そのためより多くのフラックスを必要とす
る。非潮性フラックスの残渣は腐食性がなく、これを洗
條除去することは不要であるが、通常ではこの残渣は少
ないものが要求される。
はフッ素化合物を含む非潮解性フラックスを使用して、
酸化されやすい銅基合金や鉄基合金の材料を接合するも
のであるが、このような材料の接合は高温下で行われ
る。高温下で液相にあるフラックスが触れる雰囲気中に
水分や酸素が多ければ多いほどフラックスの自己酸化の
量が多く、そのためより多くのフラックスを必要とす
る。非潮性フラックスの残渣は腐食性がなく、これを洗
條除去することは不要であるが、通常ではこの残渣は少
ないものが要求される。
【０００６】 そこで、本発明では、このフラックスの
酸化及び被接合部品の保護のために、不活性ガスである
窒素又はアルゴンを使用して、この雰囲気中で接合し
て、フラックス残渣が極力少なくなるようにしたもので
ある。
酸化及び被接合部品の保護のために、不活性ガスである
窒素又はアルゴンを使用して、この雰囲気中で接合し
て、フラックス残渣が極力少なくなるようにしたもので
ある。
【０００７】 この保護ガスの露点は−４５℃以下が必
要であり、できれば−６０℃程度のものが望ましい。ま
た、酸素濃度は５０ｐｐｍ以下、できれば１０ｐｐｍ以
下が望ましい。このような不活性雰囲気中で、フラック
スによって清浄にされた金属合金材料の接合面は、この
接合面を液相にもたらす温度またはそれに近い温度領域
下にもたらされると、活性であってそれぞれの自由エネ
ルギーによって互いに拡散して接合される。接合にろう
材を必要としないことも、本発明の特徴である。
要であり、できれば−６０℃程度のものが望ましい。ま
た、酸素濃度は５０ｐｐｍ以下、できれば１０ｐｐｍ以
下が望ましい。このような不活性雰囲気中で、フラック
スによって清浄にされた金属合金材料の接合面は、この
接合面を液相にもたらす温度またはそれに近い温度領域
下にもたらされると、活性であってそれぞれの自由エネ
ルギーによって互いに拡散して接合される。接合にろう
材を必要としないことも、本発明の特徴である。
【０００８】 この露点及び酸素分圧を得るために、保
護ガスを入れた金属マッフルを使用してもよいが、接合
温度が１１００℃以上のものについては、金属マッフル
の耐熱性と低酸素分圧という点からみて、炉内壁又はマ
ッフルを炭素又は炭素繊維強化炭素で作ったものを用い
るのが望ましい。また、メッシュベルト式連続炉におい
ては、メッシュベルトも炭素繊維強化炭素で作ったもの
が望ましい。炉内壁等を炭素系にすることにより、耐熱
性が向上することは勿論であるが、炉内にもたらされる
微量のＯ２は炉内壁の固体炭素と反応し、１０ｐｐｍ以
下の酸素濃度、−６０℃程度の露点を確保することがで
きる。このような微量Ｏ２による炭素壁の酸化浸食は極
めて少なく、１０年を経過してもなお炭素壁の構造には
著しい支障は生じない。
護ガスを入れた金属マッフルを使用してもよいが、接合
温度が１１００℃以上のものについては、金属マッフル
の耐熱性と低酸素分圧という点からみて、炉内壁又はマ
ッフルを炭素又は炭素繊維強化炭素で作ったものを用い
るのが望ましい。また、メッシュベルト式連続炉におい
ては、メッシュベルトも炭素繊維強化炭素で作ったもの
が望ましい。炉内壁等を炭素系にすることにより、耐熱
性が向上することは勿論であるが、炉内にもたらされる
微量のＯ２は炉内壁の固体炭素と反応し、１０ｐｐｍ以
下の酸素濃度、−６０℃程度の露点を確保することがで
きる。このような微量Ｏ２による炭素壁の酸化浸食は極
めて少なく、１０年を経過してもなお炭素壁の構造には
著しい支障は生じない。
【０００９】
【実施例】 図１に示すような構造の炭素壁を有する雰
囲気炉を使用した。図１中で、１は炭素壁３で囲まれた
高温室である。２は高温室１を加熱するための発熱体で
ある。４は炉内に不活性ガスを送るためのガス送入口で
あり、５は温度計取付け口である。
囲気炉を使用した。図１中で、１は炭素壁３で囲まれた
高温室である。２は高温室１を加熱するための発熱体で
ある。４は炉内に不活性ガスを送るためのガス送入口で
あり、５は温度計取付け口である。
【００１０】 アルミニウム５．０％，チタン０．１％
を含有するステンレス鋼板６の２枚の間に、図２に示す
通り同一のステンレス鋼板になる波板７を挟んでテスト
ピースを作成した。フラックスとしてＫ３ＡｌＦ６（融
点１０３５℃）の濃度が１０％になるように水でスラリ
ー状にしたものを用い、これをテストピースの各板上に
あらかじめスプレー噴霧した。
を含有するステンレス鋼板６の２枚の間に、図２に示す
通り同一のステンレス鋼板になる波板７を挟んでテスト
ピースを作成した。フラックスとしてＫ３ＡｌＦ６（融
点１０３５℃）の濃度が１０％になるように水でスラリ
ー状にしたものを用い、これをテストピースの各板上に
あらかじめスプレー噴霧した。
【００１１】 このテストピースをアルゴン雰囲気を用
いた上記炉中で、１３００℃に加熱して３０分間保持
し、次いでアルゴン雰囲気中で冷却した。
いた上記炉中で、１３００℃に加熱して３０分間保持
し、次いでアルゴン雰囲気中で冷却した。
【００１２】 このような熱処理の結果、テストピース
の図２の点線円形で示される部分を含む接合面には、図
３の写真に示される通りのろう材なしの良好なフィレッ
トが形成され、強固な接合ができた。また、このテスト
ピース上にはフラックス残渣はほとんど認められなかっ
た。
の図２の点線円形で示される部分を含む接合面には、図
３の写真に示される通りのろう材なしの良好なフィレッ
トが形成され、強固な接合ができた。また、このテスト
ピース上にはフラックス残渣はほとんど認められなかっ
た。
【００１３】 このときの高温室中の雰囲気を採取し、
その酸素濃度を測定したところ、５ｐｐｍであった。ま
た、露点は−６７℃であった。なお、雰囲気は常圧とし
た。
その酸素濃度を測定したところ、５ｐｐｍであった。ま
た、露点は−６７℃であった。なお、雰囲気は常圧とし
た。
【００１４】 なお、上記実施例ではステンレス鋼を用
いたが、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒの一種又は複数を含むその他
の耐熱鋼あるいは銅合金でも同様なよい結果が得られ
た。また雰囲気に窒素、あるいはアルゴンと窒素の混合
物を用いた場合も、同様なよい結果が得られた。さら
に、フラックスとしてＫ３ＡｌＦ６の代わりにＮａ３Ａ
ｌＦ６又はＬｉ３ＡｌＦ６あるいはそれらの混合物で作
っても、同様なよい結果を得られた。
いたが、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒの一種又は複数を含むその他
の耐熱鋼あるいは銅合金でも同様なよい結果が得られ
た。また雰囲気に窒素、あるいはアルゴンと窒素の混合
物を用いた場合も、同様なよい結果が得られた。さら
に、フラックスとしてＫ３ＡｌＦ６の代わりにＮａ３Ａ
ｌＦ６又はＬｉ３ＡｌＦ６あるいはそれらの混合物で作
っても、同様なよい結果を得られた。
【００１５】
【発明の効果】 本発明は、従来高温接合が困難とされ
ていたＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒ等の酸化物として存在しやすい
元素を含む銅基及び鉄基合金の接合を非爆性の不活性ガ
ス雰囲気中で行ない、しかも後洗條が不要の非腐食性フ
ラックスを使用し、そのフラックス残渣も実用上の支障
がほとんど認められない微量である接合法を提供するこ
とができ、ろう材も不要となる卓越した効果を有する。
ていたＡｌ，Ｔｉ，Ｚｒ等の酸化物として存在しやすい
元素を含む銅基及び鉄基合金の接合を非爆性の不活性ガ
ス雰囲気中で行ない、しかも後洗條が不要の非腐食性フ
ラックスを使用し、そのフラックス残渣も実用上の支障
がほとんど認められない微量である接合法を提供するこ
とができ、ろう材も不要となる卓越した効果を有する。
【図１】 本発明の方法を実施するための単独炉の説明
的な側面断面図である。
的な側面断面図である。
【図２】 本発明の実施例で用いたテストピースの一部
の説明的な斜視図である。
の説明的な斜視図である。
【図３】 テストピースの接合面の一つを５０倍に拡大
した該接合部分の金属組織の顕微鏡写真である。
した該接合部分の金属組織の顕微鏡写真である。
【符号の説明】 １−高温室 ２−発熱体 ３−炭素壁 ４−アルゴンガス送入口 ５−温度計取付け口 ６−上下ステンレス鋼板 ７−ステンレス鋼波板
Claims (4)
- 【請求項１】 Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒなどの酸化されやすい
元素の一種または複数を含む金属合金材料の接合しよう
とする面を露点が−６０℃以下で酸素濃度が１０ｐｐｍ
以下の不活性雰囲気中で塩化物を含まずフッ化物又はフ
ッ素化合物からなる非潮解性のフラックスを用いて清浄
にし、該接合面を高温にさらしてろう材なしに接合する
ことを特徴とする金属合金材料の接合方法。 - 【請求項２】 請求項１で述べる接合方法にして、金属
合金材料がステンレス鋼，耐熱鋼又は銅合金であり、不
活性雰囲気が窒素，アルゴン又はその混合物である上記
の方法。 - 【請求項３】 請求項２で述べる接合方法にして、フラ
ックスがＮａ３ＡｌＦ６，Ｋ３ＡｌＦ６又はＬｉ３Ａｌ
Ｆ６を含んでなる非潮解性フラックスである上記の方
法。 - 【請求項４】 請求項２又は３で述べる接合方法にし
て、不活性雰囲気を入れた炉内壁の少なくとも一部が炭
素である上記の方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032809A JP2832509B2 (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 金属合金材料の接合方法 |
| TW083111806A TW326411B (en) | 1994-01-20 | 1994-12-17 | Method for welding metallic alloy parts |
| US08/364,824 US5538177A (en) | 1994-01-20 | 1994-12-27 | Method for welding metallic alloy parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032809A JP2832509B2 (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 金属合金材料の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07204887A JPH07204887A (ja) | 1995-08-08 |
| JP2832509B2 true JP2832509B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=12369168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6032809A Expired - Fee Related JP2832509B2 (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 金属合金材料の接合方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5538177A (ja) |
| JP (1) | JP2832509B2 (ja) |
| TW (1) | TW326411B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4041923B2 (ja) * | 1996-06-24 | 2008-02-06 | 関東冶金工業株式会社 | アルミニウムのフラックスろう付け方法 |
| JP4497154B2 (ja) * | 1997-12-15 | 2010-07-07 | セイコーエプソン株式会社 | 固体接合方法 |
| JP4550519B2 (ja) * | 2004-08-10 | 2010-09-22 | セイコーインスツル株式会社 | 電気化学セルおよびその製造方法 |
| JP2009022963A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Ihi Corp | 溶接方法及び鋼床版 |
| US9611956B1 (en) * | 2009-01-20 | 2017-04-04 | Denny L. Quinn | Apparatus and method for welding steel boiler tubes |
| US20100181759A1 (en) * | 2009-01-20 | 2010-07-22 | Quinn Denny L | Apparatus and method for welding steel boiler tubes |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58167097A (ja) * | 1982-03-29 | 1983-10-03 | Nikkei Giken:Kk | ろう付用フラツクス |
| US4663244A (en) * | 1983-09-09 | 1987-05-05 | Messer Griesheim Gmbh | Filler containing easily oxidizable elements |
| JPS63309395A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-16 | Showa Alum Corp | ろう付用フラックスの製造方法 |
-
1994
- 1994-01-20 JP JP6032809A patent/JP2832509B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-12-17 TW TW083111806A patent/TW326411B/zh not_active IP Right Cessation
- 1994-12-27 US US08/364,824 patent/US5538177A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW326411B (en) | 1998-02-11 |
| JPH07204887A (ja) | 1995-08-08 |
| US5538177A (en) | 1996-07-23 |
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