JP3382392B2 - ろう接用接合材 - Google Patents
ろう接用接合材Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はろう接用接合材、特に、
希土類元素を含む永久磁石と異種金属部材とをろう接す
るための接合材に関する。 【０００２】 【従来の技術】希土類元素を含む永久磁石は、非常に脆
いため機械加工性が悪く、また高温下に曝されると、金
属組織が変化するためそれに伴い磁気特性が低下する、
といった性質を有する。 【０００３】そのため、例えば永久磁石をモータの金属
製ロータに取付ける場合、あり差し構造、ねじ止め、溶
接等の取付手段を採用することができないので、従来は
接着剤が用いられている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接着剤
を用いると、永久磁石の濡れ性が悪いため接着強度が低
く、また温度上昇に伴いその接着強度が著しく低下す
る、といった問題を生ずる。このような状況下ではモー
タの高速回転化の要請に到底対応することはできない。 【０００５】本発明は前記に鑑み、希土類元素を含む永
久磁石と異種金属部材とを強固にろう接することが可能
な合金系接合材を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、加熱温度Ｔ≦
６５０℃にて、液相状態または固液共存状態の一方の状
態となって、希土類元素を含む永久磁石と異種金属部材
とを接合するろう接用接合材であって、希土類元素とそ
の希土類元素と共晶反応を生じる合金元素ＡＥとよりな
る希土類元素系二元合金より構成され、その希土類元素
は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｍｍ（ミッシュ
メタル）、Ｄｉ（ジジムまたはジジミウム）およびＬｕ
から選択される一種であり、前記合金元素ＡＥは、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍ
ｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅおよび
Ｉｎから選択される一種であり、前記合金元素ＡＥの含
有量は５原子％≦ＡＥ≦５０原子％に設定され、非晶質
相の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％であることを特徴とす
る。 【０００７】 【作用】ろう接時には希土類元素と合金元素ＡＥとが共
晶反応を生じるため、接合材が液相状態または固液共存
状態となる加熱温度ＴはＴ≦６５０℃といったように比
較的低くなる。これにより、ろう接による前記永久磁石
の磁気特性の変化を回避することができる。 【０００８】一方、希土類元素を主成分とする接合材よ
り生じた液相は高活性であって、種種の材質の被接合部
材に対して優れた濡れ性を発揮する。また非晶質相は、
酸化の起点となるような粒界層が存在しないので耐酸化
性が著しく高く、また酸化物の混在も僅少であり、その
上偏析がなく組成が均一である、といった特性を有す
る。このように優れた濡れ性を有し、また非晶質相の体
積分率ＶｆがＶｆ≧５０％（１００％を含む）である接
合材を用いることによって希土類元素を含む永久磁石と
異種金属部材を強固にろう接することができる。 【０００９】合金元素ＡＥの含有量がＡＥ＜５原子％で
あるか、ＡＥ＞５０原子％であると、固液共存状態にお
ける液相の体積分率Ｖｆが低くなるため接合強度が低下
する。このことから、合金元素ＡＥの含有量は、希土類
元素との関係において共晶組成またはそれに近い組成と
なるように設定するのが望ましい。 【００１０】 【実施例】接合材を構成する希土類元素系二元合金は、
基本的には主成分である希土類元素と、その希土類元素
と共晶反応を行う合金元素ＡＥとから構成される。希土
類元素はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｍｍ（ミッ
シュメタル）、Ｄｉ（ジジムまたはジジミウム）および
Ｌｕから選択される一種である。また合金元素ＡＥは、
Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍ
ｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅおよび
Ｉｎから選択される一種である。その合金元素ＡＥの含
有量はＡＥ≦５０原子％に設定される。また合金元素の
下限値は、固液共存状態における液相確保上、ＡＥ＝５
原子％であることが望ましい。 【００１１】希土類元素系二元合金における共晶合金を
例示すれば表１の通りである。 【００１２】 【表１】【００１３】また希土類元素系二元合金における亜、過
共晶合金としては以下のものを挙げることができる。各
化学式において、数値の単位は原子％である（これは以
下同じ）。Ｎｄ60Ｃｕ40合金、Ｎｄ75Ｃｕ25合金、Ｎｄ
80Ｃｕ20合金、Ｎｄ50Ｃｕ50合金、Ｎｄ90Ａｌ10合金、
Ｎｄ80Ｃｏ20合金、Ｓｍ75Ｃｕ25合金、Ｓｍ65Ｃｕ35合
金、Ｌａ85Ｇａ15合金。さらに三元合金としては、Ｎｄ
65Ｆｅ5 Ｃｕ30合金（液相発生温度５１０℃）およびＮ
ｄ70Ｃｕ25Ａｌ5 合金（液相発生温度４７４℃）を挙げ
ることができる。 【００１４】前記永久磁石と異種金属部材のろう接に当
っては、両部材を接合材を介して重ね合せ、次いでその
重ね合せ物を真空加熱炉内に設置して、加熱下で接合材
を液相状態または固液共存状態にし、その後炉冷する、
といった方法が採用される。 【００１５】このろう接時には希土類元素と合金元素Ａ
Ｅとが共晶反応を生じるため、接合材が液相状態または
固液共存状態となる温度は比較的低くなる。これによ
り、ろう接による被接合部材の特性変化を回避すること
ができる。 【００１６】一方、希土類元素を主成分とする接合材よ
り生じた液相は高活性であって、種種の材質の被接合部
材に対して優れた濡れ性を発揮する。また非晶質相は、
酸化の起点となるような粒界層が存在しないので耐酸化
性が著しく高く、また酸化物の混在も僅少であり、その
上偏析がなく組成が均一である、といった特性を有す
る。このように優れた濡れ性を有し、また非晶質相の体
積分率ＶｆがＶｆ≧５０％（１００％を含む）である接
合材を用いることによって両部材を強固にろう接するこ
とができる。 【００１７】加熱時間ｔは、それが長過ぎる場合には前
記永久磁石と異種金属部材の特性変化を招来するので、
ｔ≦１０時間であることが望ましく、生産性向上の観点
からはｔ≦１時間である。 【００１８】接合材の製造に当っては液体急冷法、例え
ば単ロール法が適用される。即ち、（ａ）希土類元素系
二元合金組成の溶湯を調製する。（ｂ）溶湯を、高速回
転するＣｕ製冷却ロール外周面に噴出させて超急冷し、
これにより非晶質相の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％であ
る薄い帯状接合材を得る。 【００１９】接合材の厚さは、冷却ロールの回転数、溶
湯の噴出圧、溶湯の噴出温度等によって制御され、通常
１０〜１５０μｍである。この場合、接合材は非晶質相
を有することから高靱性であり、したがって薄帯状に成
形されても破断することがなく、連続的に量産される。 【００２０】また前記高靱性化に伴い、前記永久磁石等
の接合面の形状に合致させるべく、帯状接合材に打抜き
加工等を施して所定形状の接合材を得ることも容易であ
る。 〔実施例１〕 純度９９．９％のＮｄと純度９９．９％のＣｕとを、図
１に示すように共晶組成を有するＮｄ70Ｃｕ30合金が得
られるように秤量し、次いでその秤量物を真空溶解炉を
用いて溶解し、その後鋳造を行ってインゴットを得た。 【００２１】このＮｄ70Ｃｕ30合金よりなるインゴット
から約２００ｇの原料を採取し、これを石英ノズル内で
高周波溶解して溶湯を調製し、次いで溶湯を石英ノズル
のスリットから、その下方で高速回転するＣｕ製冷却ロ
ール外周面にアルゴンガス圧により噴出させて超急冷
し、幅３０mm、厚さ７０μｍの極薄の帯状接合材を得
た。 【００２２】この場合の製造条件は次の通りである。即
ち、石英ノズルの内径 ４０mm、スリットの寸法 幅
０．２５mm、長さ ３０mm、アルゴンガス圧 １．０kg
ｆ／cm2 、溶湯温度 ６７０℃、スリットと冷却ロール
との距離 １．０mm、冷却ロールの周速 ２０ｍ／sec
、溶湯の冷却速度 約１０5 Ｋ／sec である。 【００２３】図２はＮｄ70Ｃｕ30合金よりなるインゴッ
トおよび帯状接合材のＸ線回折結果を示し、帯状接合材
においては２θ≒３０°に幅広のハローパターンが観察
され、このことから帯状接合材は非晶質単相組織を有
し、したがって非晶質相の体積分率ＶｆがＶｆ＝１００
％であることが判明した。また帯状接合材は高い靱性を
有し、１８０°密着曲げが可能であった。 【００２４】ろう接作業に当り、図３に示すように帯状
接合材より縦１０mm、横１０mm、厚さ７０μｍの極薄の
板状非晶質接合材１を切出した。 【００２５】前記永久磁石として、縦１０mm、横１０m
m、厚さ３mmのＮｄＦｅＢ系永久磁石（住友特殊金属社
製、商品名ＮＥＯＭＡＸ−２８ＵＨ）２を選定し、また
異種金属部材として、厚さ０．３mmの冷間圧延鋼板４を
積層してなり、且つ縦１０mm、横１０mm、長さ１５mmの
直方体状の積層体３を選定した。この場合、各鋼板４の
接合にはかしめ手段５が用いられている。 【００２６】図３に示すように、１つの積層体３の鋼板
端面よりなる接合面６上に１つの非晶質接合材１を、ま
た非晶質接合材１の上に永久磁石２を、さらに永久磁石
２の上にもう１つの非晶質接合材１を、さらにまた非晶
質接合材１の上にもう１つの積層体３をその接合面６を
下向きにしてそれぞれ重ね合わせて重ね合せ物を作製し
た。次いで、その重ね合せ物を真空加熱炉内に設置し、
加熱温度Ｔ＝５３０℃、加熱時間ｔ＝２０分間の加熱工
程、それに次ぐ炉冷よりなる冷却工程を行って、図４に
示すように２つの積層体３により永久磁石２を挟むよう
にそれら２，３を非晶質接合材１より形成された結晶質
の接合層７を介しろう接した接合体８を得た。このろう
接処理においては、加熱温度ＴがＴ＝５３０℃であっ
て、図１に示す共晶点５２０℃を超えているので、非晶
質接合材１は液相状態となる。なお、両積層体３に存す
る貫通孔９は引張り試験においてチャックとの連結に用
いられる。 【００２７】比較のため、前記インゴットにマイクロカ
ッタによる切断加工を施して、Ｎｄ70Ｃｕ30合金よりな
り、且つ縦１０mm、横１０mm、厚さ０．２５mm（マイク
ロカッタによる限界厚さ）の薄板状結晶質接合材を製作
し、この結晶質接合材を用いて前記と同様の方法で図４
に示す接合体８と同一構造の接合体を得た。 【００２８】さらに比較のため、前記同様の永久磁石２
と前記同様の２つの積層体３とをエポキシ樹脂系接着剤
（日本チバガイギ社製、商品名アラルダイト）を介し重
ね合せて前記同様の重ね合せ物を作製した。次いで、そ
の重ね合せ物を乾燥炉内に設置して、加熱温度２００
℃、加熱時間６０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷より
なる接合処理を行って、２つの積層体３と永久磁石２と
をエポキシ樹脂系接着剤を介して接合した前記同様の接
合体を得た。 【００２９】非晶質接合材１を用いた接合体８、結晶質
接合材を用いた接合体およびエポキシ樹脂系接着剤を用
いた接合体について室温下および１５０℃の加熱下で引
張り試験を行ったところ、表２の結果を得た。 【００３０】 【表２】【００３１】表２から明らかなように、非晶質接合材１
を用いた接合体８は、室温下および１５０℃の加熱下に
おいて、エポキシ樹脂系接着剤を用いた接合体に比べて
接合強度が高く、その接合強度は両環境下において殆ど
変わらず、またそのばらつきも小さかった。接着剤を用
いた接合体は室温下における接合強度が低い上にそのば
らつきが大きく、また１５０℃の加熱下ではその接合強
度が室温下のそれの３分の１に低下する。 【００３２】また非晶質接合材１を用いた接合体８は結
晶質接合材を用いた接合体よりも前記両温度下において
接合強度が高い。これは、非晶質接合材１が優れた耐酸
化性を有し、また酸化物量も僅少であり、さらに均一組
成を有する、ということに起因する。 【００３３】さらに非晶質接合材１の厚さは結晶質接合
材の厚さの３分の１以下であるから、食出し量は僅かで
あってろう接処理後の後処理が容易である。 【００３４】ＮｄＦｅＢ系永久磁石、ＳｍＣｏ系永久磁
石等の希土類元素を含む永久磁石２は、接合処理時の加
熱温度ＴがＴ＞６５０℃になると、その磁気特性、特に
保磁力 IＨC （磁化の強さＩ＝０）が低下傾向となる。
ただし、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力 BＨC （磁束密
度Ｂ＝０）は殆ど変わらず、したがって最大磁気エネル
ギ積（ＢＨ）ｍａｘは略一定である。非晶質接合材１を
用いたろう接処理において、その加熱温度ＴはＴ＝５３
０℃であってＴ≦６５０℃であるから、永久磁石２の磁
気特性を変化させるようなことはない。 【００３５】また前記永久磁石２の濡れ性の悪さは、そ
の結晶粒界に希土類元素濃度、この実施例ではＮｄ濃度
の高い相が存在していることに起因する。非晶質接合材
１を用いたろう接処理において、その非晶質接合材１は
液相状態となっており、そのＮｄを主成分とするＮｄ70
Ｃｕ30合金より生じた液相は、高活性であると共に前記
結晶粒界に存するＮｄ濃度の高い相と主成分を共通にす
ることから永久磁石２に対して優れた濡れ性を発揮し、
また前記高活性化に伴い鋼板４よりなる積層体３に対す
る濡れ性も極めて良好である。 【００３６】したがって、前記のような非晶質接合材１
を用いることによって、永久磁石２の磁気特性を損うこ
となく、その永久磁石２と積層体３とを強固に接合する
ことができる。 【００３７】前記接合技術は、回転電機としてのモータ
において、ロータの成層鉄心に対する永久磁石２のろう
接に適用され、回転数が１００００rpm 以上である高速
回転モータの実現を可能にするものである。 〔実施例２〕 実施例１と同様の単ロール法を採用して各種組成の混相
接合材および非晶質接合材を製造し、また各接合材を用
い実施例１と同様のろう接処理を行って各種接合体を
得、さらに各接合体について実施例１と同様の引張り試
験を行った。また実施例１と同様に各種組成のインゴッ
トより結晶質接合材を製作して比較を行った。 【００３８】表３は各種接合材の組成等、ろう接処理条
件および接合体の接合強度を示す。 【００３９】 【表３】【００４０】表３において、接合材の例１は非晶質相と
結晶質相との混相よりなる金属組織を備えた混相接合材
であるが、非晶質相の体積分率Ｖｆが７５％であって、
Ｖｆ≧５０％の条件を満たしているので結晶質接合材の
例１ａに比べて組成が均一であり、その結果、接合体の
接合強度が高くなる。また接合材の例２，３は何れも非
晶質接合材であり、一方、接合材の例２ａ，３ａは何れ
も結晶質接合材である。この場合にも、非晶質接合材の
例２，３を用いると好結果が得られることが判る。 【００４１】 【発明の効果】本発明によれば、前記のように特定され
た構成を具備させることにより、加熱温度Ｔ≦６５０℃
といった比較的低温域にて液相を生じて、希土類元素を
含む永久磁石と異種金属部材とを、その永久磁石の磁気
特性を損うことなく強固にろう接することが可能な接合
材を提供することができる。
希土類元素を含む永久磁石と異種金属部材とをろう接す
るための接合材に関する。 【０００２】 【従来の技術】希土類元素を含む永久磁石は、非常に脆
いため機械加工性が悪く、また高温下に曝されると、金
属組織が変化するためそれに伴い磁気特性が低下する、
といった性質を有する。 【０００３】そのため、例えば永久磁石をモータの金属
製ロータに取付ける場合、あり差し構造、ねじ止め、溶
接等の取付手段を採用することができないので、従来は
接着剤が用いられている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接着剤
を用いると、永久磁石の濡れ性が悪いため接着強度が低
く、また温度上昇に伴いその接着強度が著しく低下す
る、といった問題を生ずる。このような状況下ではモー
タの高速回転化の要請に到底対応することはできない。 【０００５】本発明は前記に鑑み、希土類元素を含む永
久磁石と異種金属部材とを強固にろう接することが可能
な合金系接合材を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、加熱温度Ｔ≦
６５０℃にて、液相状態または固液共存状態の一方の状
態となって、希土類元素を含む永久磁石と異種金属部材
とを接合するろう接用接合材であって、希土類元素とそ
の希土類元素と共晶反応を生じる合金元素ＡＥとよりな
る希土類元素系二元合金より構成され、その希土類元素
は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｍｍ（ミッシュ
メタル）、Ｄｉ（ジジムまたはジジミウム）およびＬｕ
から選択される一種であり、前記合金元素ＡＥは、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍ
ｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅおよび
Ｉｎから選択される一種であり、前記合金元素ＡＥの含
有量は５原子％≦ＡＥ≦５０原子％に設定され、非晶質
相の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％であることを特徴とす
る。 【０００７】 【作用】ろう接時には希土類元素と合金元素ＡＥとが共
晶反応を生じるため、接合材が液相状態または固液共存
状態となる加熱温度ＴはＴ≦６５０℃といったように比
較的低くなる。これにより、ろう接による前記永久磁石
の磁気特性の変化を回避することができる。 【０００８】一方、希土類元素を主成分とする接合材よ
り生じた液相は高活性であって、種種の材質の被接合部
材に対して優れた濡れ性を発揮する。また非晶質相は、
酸化の起点となるような粒界層が存在しないので耐酸化
性が著しく高く、また酸化物の混在も僅少であり、その
上偏析がなく組成が均一である、といった特性を有す
る。このように優れた濡れ性を有し、また非晶質相の体
積分率ＶｆがＶｆ≧５０％（１００％を含む）である接
合材を用いることによって希土類元素を含む永久磁石と
異種金属部材を強固にろう接することができる。 【０００９】合金元素ＡＥの含有量がＡＥ＜５原子％で
あるか、ＡＥ＞５０原子％であると、固液共存状態にお
ける液相の体積分率Ｖｆが低くなるため接合強度が低下
する。このことから、合金元素ＡＥの含有量は、希土類
元素との関係において共晶組成またはそれに近い組成と
なるように設定するのが望ましい。 【００１０】 【実施例】接合材を構成する希土類元素系二元合金は、
基本的には主成分である希土類元素と、その希土類元素
と共晶反応を行う合金元素ＡＥとから構成される。希土
類元素はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｍｍ（ミッ
シュメタル）、Ｄｉ（ジジムまたはジジミウム）および
Ｌｕから選択される一種である。また合金元素ＡＥは、
Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍ
ｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｇｅおよび
Ｉｎから選択される一種である。その合金元素ＡＥの含
有量はＡＥ≦５０原子％に設定される。また合金元素の
下限値は、固液共存状態における液相確保上、ＡＥ＝５
原子％であることが望ましい。 【００１１】希土類元素系二元合金における共晶合金を
例示すれば表１の通りである。 【００１２】 【表１】【００１３】また希土類元素系二元合金における亜、過
共晶合金としては以下のものを挙げることができる。各
化学式において、数値の単位は原子％である（これは以
下同じ）。Ｎｄ60Ｃｕ40合金、Ｎｄ75Ｃｕ25合金、Ｎｄ
80Ｃｕ20合金、Ｎｄ50Ｃｕ50合金、Ｎｄ90Ａｌ10合金、
Ｎｄ80Ｃｏ20合金、Ｓｍ75Ｃｕ25合金、Ｓｍ65Ｃｕ35合
金、Ｌａ85Ｇａ15合金。さらに三元合金としては、Ｎｄ
65Ｆｅ5 Ｃｕ30合金（液相発生温度５１０℃）およびＮ
ｄ70Ｃｕ25Ａｌ5 合金（液相発生温度４７４℃）を挙げ
ることができる。 【００１４】前記永久磁石と異種金属部材のろう接に当
っては、両部材を接合材を介して重ね合せ、次いでその
重ね合せ物を真空加熱炉内に設置して、加熱下で接合材
を液相状態または固液共存状態にし、その後炉冷する、
といった方法が採用される。 【００１５】このろう接時には希土類元素と合金元素Ａ
Ｅとが共晶反応を生じるため、接合材が液相状態または
固液共存状態となる温度は比較的低くなる。これによ
り、ろう接による被接合部材の特性変化を回避すること
ができる。 【００１６】一方、希土類元素を主成分とする接合材よ
り生じた液相は高活性であって、種種の材質の被接合部
材に対して優れた濡れ性を発揮する。また非晶質相は、
酸化の起点となるような粒界層が存在しないので耐酸化
性が著しく高く、また酸化物の混在も僅少であり、その
上偏析がなく組成が均一である、といった特性を有す
る。このように優れた濡れ性を有し、また非晶質相の体
積分率ＶｆがＶｆ≧５０％（１００％を含む）である接
合材を用いることによって両部材を強固にろう接するこ
とができる。 【００１７】加熱時間ｔは、それが長過ぎる場合には前
記永久磁石と異種金属部材の特性変化を招来するので、
ｔ≦１０時間であることが望ましく、生産性向上の観点
からはｔ≦１時間である。 【００１８】接合材の製造に当っては液体急冷法、例え
ば単ロール法が適用される。即ち、（ａ）希土類元素系
二元合金組成の溶湯を調製する。（ｂ）溶湯を、高速回
転するＣｕ製冷却ロール外周面に噴出させて超急冷し、
これにより非晶質相の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％であ
る薄い帯状接合材を得る。 【００１９】接合材の厚さは、冷却ロールの回転数、溶
湯の噴出圧、溶湯の噴出温度等によって制御され、通常
１０〜１５０μｍである。この場合、接合材は非晶質相
を有することから高靱性であり、したがって薄帯状に成
形されても破断することがなく、連続的に量産される。 【００２０】また前記高靱性化に伴い、前記永久磁石等
の接合面の形状に合致させるべく、帯状接合材に打抜き
加工等を施して所定形状の接合材を得ることも容易であ
る。 〔実施例１〕 純度９９．９％のＮｄと純度９９．９％のＣｕとを、図
１に示すように共晶組成を有するＮｄ70Ｃｕ30合金が得
られるように秤量し、次いでその秤量物を真空溶解炉を
用いて溶解し、その後鋳造を行ってインゴットを得た。 【００２１】このＮｄ70Ｃｕ30合金よりなるインゴット
から約２００ｇの原料を採取し、これを石英ノズル内で
高周波溶解して溶湯を調製し、次いで溶湯を石英ノズル
のスリットから、その下方で高速回転するＣｕ製冷却ロ
ール外周面にアルゴンガス圧により噴出させて超急冷
し、幅３０mm、厚さ７０μｍの極薄の帯状接合材を得
た。 【００２２】この場合の製造条件は次の通りである。即
ち、石英ノズルの内径 ４０mm、スリットの寸法 幅
０．２５mm、長さ ３０mm、アルゴンガス圧 １．０kg
ｆ／cm2 、溶湯温度 ６７０℃、スリットと冷却ロール
との距離 １．０mm、冷却ロールの周速 ２０ｍ／sec
、溶湯の冷却速度 約１０5 Ｋ／sec である。 【００２３】図２はＮｄ70Ｃｕ30合金よりなるインゴッ
トおよび帯状接合材のＸ線回折結果を示し、帯状接合材
においては２θ≒３０°に幅広のハローパターンが観察
され、このことから帯状接合材は非晶質単相組織を有
し、したがって非晶質相の体積分率ＶｆがＶｆ＝１００
％であることが判明した。また帯状接合材は高い靱性を
有し、１８０°密着曲げが可能であった。 【００２４】ろう接作業に当り、図３に示すように帯状
接合材より縦１０mm、横１０mm、厚さ７０μｍの極薄の
板状非晶質接合材１を切出した。 【００２５】前記永久磁石として、縦１０mm、横１０m
m、厚さ３mmのＮｄＦｅＢ系永久磁石（住友特殊金属社
製、商品名ＮＥＯＭＡＸ−２８ＵＨ）２を選定し、また
異種金属部材として、厚さ０．３mmの冷間圧延鋼板４を
積層してなり、且つ縦１０mm、横１０mm、長さ１５mmの
直方体状の積層体３を選定した。この場合、各鋼板４の
接合にはかしめ手段５が用いられている。 【００２６】図３に示すように、１つの積層体３の鋼板
端面よりなる接合面６上に１つの非晶質接合材１を、ま
た非晶質接合材１の上に永久磁石２を、さらに永久磁石
２の上にもう１つの非晶質接合材１を、さらにまた非晶
質接合材１の上にもう１つの積層体３をその接合面６を
下向きにしてそれぞれ重ね合わせて重ね合せ物を作製し
た。次いで、その重ね合せ物を真空加熱炉内に設置し、
加熱温度Ｔ＝５３０℃、加熱時間ｔ＝２０分間の加熱工
程、それに次ぐ炉冷よりなる冷却工程を行って、図４に
示すように２つの積層体３により永久磁石２を挟むよう
にそれら２，３を非晶質接合材１より形成された結晶質
の接合層７を介しろう接した接合体８を得た。このろう
接処理においては、加熱温度ＴがＴ＝５３０℃であっ
て、図１に示す共晶点５２０℃を超えているので、非晶
質接合材１は液相状態となる。なお、両積層体３に存す
る貫通孔９は引張り試験においてチャックとの連結に用
いられる。 【００２７】比較のため、前記インゴットにマイクロカ
ッタによる切断加工を施して、Ｎｄ70Ｃｕ30合金よりな
り、且つ縦１０mm、横１０mm、厚さ０．２５mm（マイク
ロカッタによる限界厚さ）の薄板状結晶質接合材を製作
し、この結晶質接合材を用いて前記と同様の方法で図４
に示す接合体８と同一構造の接合体を得た。 【００２８】さらに比較のため、前記同様の永久磁石２
と前記同様の２つの積層体３とをエポキシ樹脂系接着剤
（日本チバガイギ社製、商品名アラルダイト）を介し重
ね合せて前記同様の重ね合せ物を作製した。次いで、そ
の重ね合せ物を乾燥炉内に設置して、加熱温度２００
℃、加熱時間６０分間の加熱工程、それに次ぐ炉冷より
なる接合処理を行って、２つの積層体３と永久磁石２と
をエポキシ樹脂系接着剤を介して接合した前記同様の接
合体を得た。 【００２９】非晶質接合材１を用いた接合体８、結晶質
接合材を用いた接合体およびエポキシ樹脂系接着剤を用
いた接合体について室温下および１５０℃の加熱下で引
張り試験を行ったところ、表２の結果を得た。 【００３０】 【表２】【００３１】表２から明らかなように、非晶質接合材１
を用いた接合体８は、室温下および１５０℃の加熱下に
おいて、エポキシ樹脂系接着剤を用いた接合体に比べて
接合強度が高く、その接合強度は両環境下において殆ど
変わらず、またそのばらつきも小さかった。接着剤を用
いた接合体は室温下における接合強度が低い上にそのば
らつきが大きく、また１５０℃の加熱下ではその接合強
度が室温下のそれの３分の１に低下する。 【００３２】また非晶質接合材１を用いた接合体８は結
晶質接合材を用いた接合体よりも前記両温度下において
接合強度が高い。これは、非晶質接合材１が優れた耐酸
化性を有し、また酸化物量も僅少であり、さらに均一組
成を有する、ということに起因する。 【００３３】さらに非晶質接合材１の厚さは結晶質接合
材の厚さの３分の１以下であるから、食出し量は僅かで
あってろう接処理後の後処理が容易である。 【００３４】ＮｄＦｅＢ系永久磁石、ＳｍＣｏ系永久磁
石等の希土類元素を含む永久磁石２は、接合処理時の加
熱温度ＴがＴ＞６５０℃になると、その磁気特性、特に
保磁力 IＨC （磁化の強さＩ＝０）が低下傾向となる。
ただし、残留磁束密度Ｂｒおよび保磁力 BＨC （磁束密
度Ｂ＝０）は殆ど変わらず、したがって最大磁気エネル
ギ積（ＢＨ）ｍａｘは略一定である。非晶質接合材１を
用いたろう接処理において、その加熱温度ＴはＴ＝５３
０℃であってＴ≦６５０℃であるから、永久磁石２の磁
気特性を変化させるようなことはない。 【００３５】また前記永久磁石２の濡れ性の悪さは、そ
の結晶粒界に希土類元素濃度、この実施例ではＮｄ濃度
の高い相が存在していることに起因する。非晶質接合材
１を用いたろう接処理において、その非晶質接合材１は
液相状態となっており、そのＮｄを主成分とするＮｄ70
Ｃｕ30合金より生じた液相は、高活性であると共に前記
結晶粒界に存するＮｄ濃度の高い相と主成分を共通にす
ることから永久磁石２に対して優れた濡れ性を発揮し、
また前記高活性化に伴い鋼板４よりなる積層体３に対す
る濡れ性も極めて良好である。 【００３６】したがって、前記のような非晶質接合材１
を用いることによって、永久磁石２の磁気特性を損うこ
となく、その永久磁石２と積層体３とを強固に接合する
ことができる。 【００３７】前記接合技術は、回転電機としてのモータ
において、ロータの成層鉄心に対する永久磁石２のろう
接に適用され、回転数が１００００rpm 以上である高速
回転モータの実現を可能にするものである。 〔実施例２〕 実施例１と同様の単ロール法を採用して各種組成の混相
接合材および非晶質接合材を製造し、また各接合材を用
い実施例１と同様のろう接処理を行って各種接合体を
得、さらに各接合体について実施例１と同様の引張り試
験を行った。また実施例１と同様に各種組成のインゴッ
トより結晶質接合材を製作して比較を行った。 【００３８】表３は各種接合材の組成等、ろう接処理条
件および接合体の接合強度を示す。 【００３９】 【表３】【００４０】表３において、接合材の例１は非晶質相と
結晶質相との混相よりなる金属組織を備えた混相接合材
であるが、非晶質相の体積分率Ｖｆが７５％であって、
Ｖｆ≧５０％の条件を満たしているので結晶質接合材の
例１ａに比べて組成が均一であり、その結果、接合体の
接合強度が高くなる。また接合材の例２，３は何れも非
晶質接合材であり、一方、接合材の例２ａ，３ａは何れ
も結晶質接合材である。この場合にも、非晶質接合材の
例２，３を用いると好結果が得られることが判る。 【００４１】 【発明の効果】本発明によれば、前記のように特定され
た構成を具備させることにより、加熱温度Ｔ≦６５０℃
といった比較的低温域にて液相を生じて、希土類元素を
含む永久磁石と異種金属部材とを、その永久磁石の磁気
特性を損うことなく強固にろう接することが可能な接合
材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃｕ−Ｎｄ系状態図の要部を示す。
【図２】帯状接合体およびＮｄ70Ｃｕ30合金インゴット
に関するＸ線回折図である。 【図３】積層体と接合材との重ね合せ関係を示す斜視図
である。 【図４】接合体の斜視図である。 【符号の説明】 １ 接合材 ２ 永久磁石 ３ 積層体 ７ 接合層 ８ 接合体
に関するＸ線回折図である。 【図３】積層体と接合材との重ね合せ関係を示す斜視図
である。 【図４】接合体の斜視図である。 【符号の説明】 １ 接合材 ２ 永久磁石 ３ 積層体 ７ 接合層 ８ 接合体
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(56)参考文献 特開 平３−87338（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−75344（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−15463（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−40687（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 35/24 - 35/32
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 加熱温度Ｔ≦６５０℃にて、液相状態ま
たは固液共存状態の一方の状態となって、希土類元素を
含む永久磁石と異種金属部材とを接合するろう接用接合
材であって、希土類元素とその希土類元素と共晶反応を
生じる合金元素ＡＥとよりなる希土類元素系二元合金よ
り構成され、その希土類元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｍｍ（ミッシュメタル）、Ｄｉ（ジジ
ムまたはジジミウム）およびＬｕから選択される一種で
あり、前記合金元素ＡＥは、Ｃｕ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＧｅおよびＩｎから選択される一種で
あり、前記合金元素ＡＥの含有量は５原子％≦ＡＥ≦５
０原子％に設定され、非晶質相の体積分率ＶｆがＶｆ≧
５０％であることを特徴とするろう接用接合材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28035494A JP3382392B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | ろう接用接合材 |
| EP95108943A EP0691175B1 (en) | 1994-06-09 | 1995-06-09 | Article made by joining two members together, and a brazing filler metal |
| DE69522390T DE69522390T2 (de) | 1994-06-09 | 1995-06-09 | Gegenstand hergestelt durch Verbinden von zwei Bauteilen und Hartlotzusatzmetall |
| US08/480,269 US5830585A (en) | 1994-06-09 | 1995-06-17 | Article made by joining two members together, and a brazing filler metal |
| US09/063,531 US6214480B1 (en) | 1994-06-09 | 1998-04-21 | Article made by joining two members together, and a brazing filler metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28035494A JP3382392B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | ろう接用接合材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08141781A JPH08141781A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3382392B2 true JP3382392B2 (ja) | 2003-03-04 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28035494A Expired - Fee Related JP3382392B2 (ja) | 1994-06-09 | 1994-11-15 | ろう接用接合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382392B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5739093B2 (ja) * | 2009-09-10 | 2015-06-24 | 株式会社豊田中央研究所 | 希土類磁石とその製造方法および磁石複合部材 |
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1994
- 1994-11-15 JP JP28035494A patent/JP3382392B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH08141781A (ja) | 1996-06-04 |
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