JP3434129B2

JP3434129B2 - 酸化雰囲気中で接合可能な液相拡散接合用合金箔

Info

Publication number: JP3434129B2
Application number: JP16381196A
Authority: JP
Inventors: 泰士長谷川; 英司津留; 有一佐藤; 茂克尾崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH09323176A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚鋼板、鋼管、棒
鋼（鋼線、鉄筋を含む）等のＦｅ基材料である各種の鋼
材を接合対象として、酸化雰囲気中でかつ低温度でかつ
短時間での接合が可能で、被接合材（母材）に対して熱
影響の小さい接合が可能な液相拡散接合用合金箔に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液相拡散接合は、接合しようとする材料
の間に箔、粉末、あるいはメッキ等の形態で被接合材よ
りも融点の低い共晶組成を有する合金を介在させて加圧
し、挿入合金（以下「インサートメタル」と称する）の
液相線直上の温度に接合部を加熱することによって溶
融、等温凝固させる接合法であり、固相接合法の１種と
考えられている。

【０００３】この液相拡散接合は、比較的低い加圧力で
接合できることから、従来、接合による残留応力や、変
形を極力避ける必要のある接合に用いられ、主として同
時に溶接の困難な高合金鋼、耐熱鋼あるいはこれらと炭
素鋼との接合に適用されている。一方、炭素鋼からなる
一般鋼材どうしの接合手段としては、従来から各種の溶
接が主流であり、液相拡散接合が適用された例は少な
い。

【０００４】液相拡散接合は、合金組成として原子％で
０．５０％以上のＣｒを含有する被接合材料の接合に適
用されている場合が多い。このＣｒ含有材料は緻密な酸
化Ｃｒ（多くの場合Ｃｒ₂Ｏ₃）皮膜を表面に形成する
ために、耐酸化性、耐食性が優れているのが特徴であ
る。

【０００５】したがって、接合時の加熱によっても当然
ながら接合面に酸化皮膜が形成されることとなり、溶融
したインサートメタルの濡れが阻害され、接合に必要な
原子の拡散が著しく妨げられ、良好な接合部を得ること
は困難であった。

【０００６】そのため、従来、特開昭５３−８１４５８
号公報、特開昭６２−３４６８５号公報、更に特開昭６
２−２２７５９５号公報に見られるように、何れも液相
拡散接合の際、雰囲気を真空、不活性、もしくは還元性
に保たねばならず、接合コストの著しい上昇を招いてい
た。

【０００７】本発明者らは、ステンレス鋼、高ニッケル
基合金、耐熱合金鋼あるいはこれらの合金鋼を接合対象
として液相拡散接合を適用する場合において、大気中で
酸化被膜が被接合材表面に生成していても液相拡散接合
が可能で、接合コストを低減しながら良好な接合部を短
時間に得られる液相拡散接合を提供するために種々研究
を重ねた結果、Ｖを０．１〜２０．０原子％含有し、Ｓ
ｉを増量したインサートメタルを用いれば、大気中など
酸化雰囲気中でも液相拡散接合が可能であることを見い
出した。

【０００８】すなわち、Ｖはインサートメタルの融点を
上昇させる元素ではあるが、他の元素（本発明において
は専らＳｉ）を適当に調整することで接合性の極めて優
れたインサートメタルを得ることができることを見い出
し、先に特開平２−１５１３７７号公報、特開平２−１
５１３７８号公報、特開平２−１８５９４０号公報、特
開平７−２６８５２１公報、特開平７−２７６０６６号
公報等に開示されるような、主としてステンレス鋼、高
ニッケル基合金、耐熱合金鋼あるいはこれらの合金鋼と
炭素鋼の液相拡散接合に用いられるＮｉベースのＶ、Ｓ
ｉを含有する酸化雰囲気中で接合可能な液相拡散接合用
合金箔を提案した。

【０００９】しかし、これらのＮｉベースの液相拡散接
合用合金箔は、上記したように主としてステンレス鋼、
高ニッケル基合金、耐熱合金鋼を接合対象として、用い
られるものでありＮｉをベースとするものである。

【００１０】本発明者らは、最近、狭隘な場所で例えば
炭素鋼による鋼管、鉄筋、厚板などの鋼材で代表される
Ｆｅ基材料を、より短時間でかつ十分な接合強度を確保
しつつ低コストで接合することの要請が高まってきてお
り、従来の各種の溶接による接合によってはこの要請に
十分に応えられないとの認識に基づいて、Ｆｅ基材料を
接合対象として大気中での液相拡散接合の適用について
検討した。

【００１１】その結果、これらのＦｅ基材料を液相拡散
接合する場合に、上記Ｎｉベースの液相拡散接合用合金
箔をインサートメタルとして用いた場合には、被接合材
間にＮｉ相が介在して接合組織が不均質となり、接合時
間が長くなるとともに、接合強度、靭性にも影響がある
ことから、上記の要請に十分に応えることは困難である
ことを確認するに至った。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、例えば炭素
鋼による鋼管、鉄筋、厚板などの鋼材で代表されるＦｅ
基材料を接合対象として、Ｆｅ基材料（Ｆｅを５０％以
上含有する各種の鋼材）を接合対象として、酸化雰囲気
中でかつ低温度でかつ短時間での接合が可能で、被接合
材（母材）に対して熱影響の小さい接合が可能な液相拡
散接合用合金箔を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅをベース
とし、Ｐ、Ｓｉ、Ｖを必須成分として含有する、Ｆｅ基
材料同士を接合対象として、酸化雰囲気中で接合可能な
液相拡散接合用合金箔であり、（１）第一の発明は、原子％で、Ｐ：１．０〜２０．０％、Ｓｉ：１．０〜１４．８３％、Ｖ：０．１〜２０．０％を含有し、残部は実質的にＦｅおよび不可避の不純物か
らなる組成を有し、厚さが３．０〜１００μｍであるこ
とを特徴とする。

【００１４】（２）第二の発明は、前記（１）記載の成
分に、原子％でさらに、Ｃｒ：０．１〜２０．０％、Ｎｉ：０．１〜１５．０％、Ｃｏ：０．１〜１５．０％の一種または二種以上を含有することを特徴とする。

【００１５】（３）第三の発明は、前記（１）又は
（２）記載の成分に、原子％でさらに、Ｗ：０．１〜１０．０％、Ｎｂ：０．１〜１０．０％、Ｔｉ：０．１〜１０．０％の一種または二種以上を含有することを特徴とする。

【００１６】（４）第四の発明は、組織の結晶構造が実
質的に非晶質であることを特徴とする第一〜第三の発明
のいずれか１項に記載の酸化雰囲気中で接合可能な液相
拡散接合用合金箔である。

【００１７】なお、本発明において、「Ｆｅ基材料」と
は、Ｆｅを原子％で５０％以上含有している各種の炭素
鋼による鋼材を意味している。「実質的に非晶質」と
は、組織の結晶構造の５０％以上が非晶質になっている
ものを意味している。「液相拡散接合」とは、拡散ろう
付けを含むものであり、接合しようとする材料の間に
箔、粉末、あるいはメッキ等の形態で被接合材よりも融
点の低い共晶組成を有する合金を介在させて加圧し、挿
入合金（以下インサートメタルと称する）の液相線直上
の温度に接合部を加熱することによって溶融、等温凝固
させる接合法であるが、溶融とは完全溶融の場合のみで
はなく、５０％以上の溶融を含んでいる。

【００１８】「酸化雰囲気」とは、接合雰囲気中に体積
％で０．１％以上の酸素ガスを含有し、酸素分圧が１０
^-3atm 以上、すなわち還元性のガス、例えばＨ₂，Ｈ₂
Ｓ，水蒸気その他を含有している場合でも酸化力が酸素
濃度相当で０．１％以上である雰囲気を意味している。
また「融点」とは、２元以上の合金においては、その状
態図上での固相線を、特に断わらない限りにおいて意味
するものとする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、上記の特開平２−１５
１３７７号公報、特開平２−１５１３７８号公報、特開
平２−１８５９４０号公報、特開平７−２６８５２１号
公報、特開平７−２７６０６６号公報等に開示されるよ
うな、ＮｉベースのＶ、Ｓｉを含有する液相拡散接合用
合金箔で得られる効果に着目し、Ｆｅ基材料を接合対象
として、Ｎｉ相による組織不均一、被接合材（母材）へ
の熱影響による特性低下の問題も生じない、液相拡散接
合用合金箔について種々検討を重ね本発明に到達した。

【００２０】本発明では、被接合材のＦｅ基の組織に対
して組織不均一の問題を生じるＮｉを含有させる場合は
原子％で０．１〜１５％の範囲に抑え、接合対象である
Ｆｅ基材料と同様、Ｆｅベースとし、これに拡散元素で
低融点化にも寄与するＰと、低融点化に寄与するＳｉ、
酸化被膜の影響を軽微にするＶを必須成分として含有す
る、Ｆｅをベースとする酸化雰囲気中で接合可能なＦｅ
基材料の液相拡散接合用合金箔であり、これらの成分に
主として接合部の耐食性を高めるＣｒ、Ｎｉ、Ｃｏの一
種または二種以上を、あるいは主として接合部強度を高
めるＷ、Ｎｂ、Ｔｉの一種または二種以上を選択的に含
有させ、さらに接合部の耐食性を高めるＣｒ、Ｎｉ、Ｃ
ｏの一種または二種以上と、主として接合部強度を高め
るＷ、Ｎｂ、Ｔｉの一種または二種以上を同時に含有さ
せるものである。これらの選択成分は、接合対象の成分
組成、接合部に求められる特性等に応じて組み合わせ、
適量含有させる。

【００２１】拡散原子としてはＢとＰが知られている
が、本発明では低温（１０００℃以下）での接合が可能
で、被接合材（母材）に対する熱影響を小さくして、被
接合部材の結晶粒の粗大化による特性低下を防止するた
め、その実現が容易なＰを拡散原子として選択する。

【００２２】本発明は、被接合材であるＦｅ基材料が熱
影響により結晶粒が粗大化し、材料特性が低下しやすい
成分組成を有するもの、例えばＭｏを含有する鋼等の場
合に用いて特に有効である。拡散元素としてＢを用いて
この種の鋼を液相拡散接合した場合には良好な接合部を
得ることは難しい。

【００２３】以下に本発明で用いる各成分について、含
有させる目的と含有量について、説明する。（１）Ｆｅベース（Ｆｅが原子％で５０％以上含有）と
する。被接合材がＦｅ基材料（Ｆｅが原子％で５０％以上含有
する炭素鋼による鋼材）であり、Ｎｉベースとした場合
のようなＮｉ相の介在による組織の不均質がなく、接合
時間を短縮するとともに、接合強度を容易に確保でき
る。

【００２４】（２）Ｐは１．０〜２０．０％とする。Ｐは液相拡散接合を達成するために必要な等温凝固を実
現するための拡散原子として、あるいは融点を被接合材
よりも低くするために必要な元素であり、それぞれの目
的のためには１．０％以上含有させることが必要である
が、本発明者らは詳細な研究によって２０．０％を超え
て含有させると、被接合材がＭｏ、Ｃｒを含有している
場合には、被接合材側結晶粒径に５μｍ以上の粗大な燐
化物が生成し、接合部強度が低下するので、１．０〜２
０．０％とした。

【００２５】（３）Ｓｉは１．０〜１４．８３％とす
る。Ｓｉは、融点を降下させための有効元素であり、Ｖを多
く含有することにより融点が比較的高くなって接合時間
が長くなることを防止する。１．０％未満ではその効果
は軽微である。１４．８３％超では、酸化雰囲気中での
液相拡散接合の際にインサートメタル中にＳｉを含む粗
大な酸化物を生成し、接合部強度および靱性を劣化させ
る場合がある。

【００２６】（４）Ｖは、０．１〜２０．０％とする。Ｖは、被接合材表面の酸化被膜物（Ｆｅ₂Ｏ₃）を、低
融点複合酸化物Ｖ₂Ｏ₅−Ｆｅ₂Ｏ₃（融点約８００
℃）とする。したがって、接合温度（９００〜１２００
℃）では溶融し、液相中では表面張力の差によって球状
化することにより、Ｆｅ基材料と溶融インサートメタル
との濡れを良くする。拡散原子Ｐは、このため、表面酸
化皮膜の影響をほとんど受けることなく、球状化酸化物
の間を自由に拡散し、酸化雰囲気中における液相拡散接
合を実現させる極めて重要な元素である。０．１％未満
では酸化皮膜を溶融させるに不十分であるために効果が
なく、２０．０％を超えて添加するとインサートメタル
の融点が１３００℃を超えてしまい液相拡散接合が実質
的に不可能となる。

【００２７】（５）Ｃｒは０．１〜２０．０％とする。Ｃｒは、主として耐食性、耐酸化性を高めるためのもの
である。０．１％未満では効果が不十分であり、２０．
０％を超えると合金箔の融点が著しく上昇してしまい、
製造性を悪化させ、液相拡散接合温度を実用的な範囲を
逸脱した極めて高い温度、すなわち１４００℃以上に高
めてしまう。

【００２８】（６）Ｎｉは０．１〜１５．０％とする。Ｎｉは主として耐食性、耐酸化性を高めるためのもので
あり、０．１％未満ではその効果が不十分であり、１
５．０％超では、Ｎｉ相の介在により組織の均質性を阻
害する。接合時間が長くなり、また接合部強度の低下の
原因にもなる。

【００２９】（７）Ｃｏは０．１〜１５．０％とする。Ｃｏは、主として耐食性、耐酸化性を高め、強度を付与
するために含有させる。０．１％未満ではその効果が不
十分であり、１５．０％超では、インサートメタル中に
粗大な金属間化合物が生成して接合部靭性を阻害する。

【００３０】（８）Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉはそれぞれ０．１〜
１０．０％とする。Ｗは、接合部の強度を高めるためのものである。０．１
０％未満では効果がなく、１０．０％超では樹枝状晶間
偏析に起因する粗大Ｌａｖｅｓ相析出によって材料の高
温強度がかえって低下する。Ｎｂは、炭化物、窒化物あ
るいは炭窒化物として基材中に分散する場合、靭性向上
に効果がある。０．１％未満では効果不十分であり、１
０．０％超では粗大な金属間化合物が生成して接合部靭
性を著しく阻害する場合がある。Ｔｉは、接合部の強度
を高めるためのものであり、炭化物、窒化物として均一
分散させると靭性を高める。０．１％未満では効果不十
分であり、１０．０％超では粗大な金属間化合物が生成
して接合部靭性を著しく阻害する場合がある。

【００３１】以上の成分組成からなる本発明の液相拡散
接合用合金箔は、良好な接合部を得るために、液相拡散
接合時に均一に溶融する必要がある。不均一な組成で、
合金成分の偏析がある場合には、インサートメタルの融
点が接合部の位置によって異なることになり、均質な接
合界面が得られず良好な接合部が得なれないことにな
る。実際には不均一な組成で、合金成分の偏析があると
いうことを考慮すると、結晶構造を非晶質にすることが
好ましい。均一な組成のものが容易に得られる場合に
は、結晶構造は非晶質であることは不可欠ではない。本
発明の液相拡散接合用合金箔は、インサートメタルとし
て種々の形状で提供することが可能である。

【００３２】第一の発明乃至第三の発明の何れかの成分
を有する合金は、例えば液体急冷法によって、容易に非
晶質の合金箔として製造することができる。ここで採用
される基本的製造方法としては、合金の溶湯をノズルを
介して冷却基板状に噴出し、熱的接触によって冷却凝固
させる液体急冷法のうち、冷却基板として一個の冷却ロ
ールを用いる、簡易な単ロール法が適している。他に、
ドラムの内壁を使う遠心急冷法やエンドレスタイプのベ
ルトを使用する方法や、これらの改良型、例えば補助ロ
ールや、ロール表面温度制御装置を付属させた方法、あ
るいは減圧下ないし、真空中または不活性ガス中での鋳
造もそれに含まれる。また、一対のロール間に溶湯を注
入して急冷凝固させる双ロール法も適用できる。また、
合金を、真空溶解して鋳造し、得られた鋳片を通常の方
法で圧延、焼鈍して、合金箔の形態で提供することも可
能である。

【００３３】上記のようにして得られる合金箔の厚み
は、薄いほど接合部近傍における機械的特性の変化が少
なく、接合に要する時間も短かくできるので、液相拡散
接合に有利であるが、３．０μｍ未満の場合にはＶの絶
対量が被接合材表面の酸化皮膜を無害化するに不十分と
なり、１００μｍ以上では液相拡散接合終了までに長時
間を要し実用的でないことから３．０〜１００μｍの厚
みとすることが好ましい。

【００３４】本発明は、液相拡散接合用の合金箔に関す
るものであるが、大気中で接合が可能であることから、
拡散ろう付けの接合法に応用しても有用である。

【００３５】

【実施例】本発明の液相拡散接合用合金を用い、Ｆｅ基
材料を被接合材とする液相拡散接合を実施した。実施条
件と実施結果を、比較例の場合とともに表、図を用いて
以下に説明する。

【００３６】本発明の第一の発明乃至第三の発明の何れ
かの成分組成（原子％）有する、合金約１００ｇを、単
ロール法（冷却ロール：Ｃｕ合金製３００mm径）にて急
冷して、板幅２〜２１５mm、板厚３．０〜１００μｍの
実質的に非晶質の結晶構造を有する合金箔とした。この
際の冷却ロールの周速は５．０〜１５．０ｍ／ｓの間に
保持した。

【００３７】この実施例での本発明合金箔の成分組成
（原子％）は表１に示す通り、何れもＦｅを基材として
おり、表１中の各成分の和と１００％との差がＦｅと不
可避の不純物の合計濃度を意味する。

【００３８】本発明合金箔に対する比較合金箔の成分組
成（原子％）は表２に示した。本発明合金箔と同様、何
れもＦｅを基材としており、表２中の各成分の和と１０
０％との差がＦｅと不可避の不純物の合計濃度を意味す
る。表２の比較合金箔は表１の本発明合金箔の場合と全
く同様にして製造したものである。

【００３９】表１のNo．１〜１９９に示される、本発明
の第一の発明乃至第四の発明を満足する合金箔（以下
「本発明インサートメタル」という）および表２のNo．
２００〜２１２に示される比較合金箔（従来型インサー
トメタルを含み、以下「比較インサートメタル」とい
う）を用いて液相拡散接合を実施した。

【００４０】この実施に際しては、本発明インサートメ
タル３〜１００μｍ厚×２０mm径、比較インサートメタ
ル５．１６〜１３３．７４μｍ厚×２０mm径の円盤状と
し、被接合材であるＦｅ基材料（成分組成は表２に示し
た）を用意し、図１に示すごとく被接合材である丸鋼
（径２０mm）と丸鋼（径２０mm）間に挟み込んだ。図１
において１、２は被接合材（丸鋼）、３は液相拡散接合
用合金（インサートメタル）である。

【００４１】液相拡散接合雰囲気は大気とし、接合温度
を各合金箔の融点直上〜融点＋５０℃の範囲とし、大型
加熱炉を用いて目標温度を実質的に９５０〜１０００℃
に設定して液相拡散接合を実施した。この際、被接合材
２とインサートメタル３を、両者の密着性を良好にする
ため、２メガパスカル（ＭＰａ）の加圧力で加圧した。

【００４２】接合時間は全て１０分とし、被接合材の強
度、耐食性、靱性を確保するために接合後の熱処理を焼
き鈍し、焼き入れ＋焼き鈍し、焼き鈍し＋焼き戻し、焼
き入れ＋焼き鈍し＋焼き戻しを適宜単独で、あるいは組
み合わせて施した。これら熱処理の間に被接合材どうし
の元素の相互拡散が進行し、接合部の均質化が進んだ
が、本発明インサートメタル中の析出物の生成、増加、
成長は殆ど見られなかった。

【００４３】次にＪＩＳＡ２号サブサイズ丸鋼引張試験
装置により接合部の健全性を調査したが、本発明インサ
ートメタルによる全ての試験片で非接合面積率は０％で
あった。更に図２に示す要領で丸鋼の軸方向から、図３
のようなＪＩＳＡ２号引張試験片を切り出し、引張試験
機を用いて常温で接合部破断相対強度を調査した。接合
部の引張破断強度は、被接合材の材質、板厚、および使
用環境条件等で決定されるが、本実施例においては実用
上の制限から４００ＭＰａを最低必要強度として仮に設
定し、この値以上の破断強度が得られた場合に十分な接
合が実現したと判断した。実験結果を表１、表２に併記
して示した。

【００４４】表１に示すように、本発明合金箔を用いた
液相拡散接合によって得られた接合部は、すべて目標レ
ベルの４００ＭＰａ以上の極めて良好な接合強度を示し
た。これに対して、本発明を満足しない比較合金箔を用
いた液相拡散接合によって得られた接合部は、すべて目
標レベルの４００ＭＰａ以下の接合強度を示し、全く満
足できるものではなかった。個別の結果は後述する。

【００４５】図４〜図６は、本発明の拡散接合用合金箔
で規定する成分（原子％）および厚みを接合部破断強度
｛ＭＰａで表す｝との関係を確認し、図７は熱影響部
（母材）の靭性を確認するためのものである。

【００４６】図４は、接合部破断強度に与えるインサー
トメタル中のＶの濃度の影響を表している。Ｖ濃度が原
子％で０．１％未満の場合には被接合材合金表面の酸化
皮膜を十分に無害化できないために、接合部破断強度が
低いが、原子％で０．１〜２０．０％の範囲では接合部
破断強度が母材（被接合材）並みあるいは母材以上とな
っており、Ｖが効果的に作用して酸化皮膜を無害化して
いる。しかしＶが原子％で２０．０％を超えるとインサ
ートメタルの融点が上昇するために接合時間が不足して
接合部破断強度が低下する。

【００４７】図５はＰと接合部破断強度の関係を示した
図である。Ｐが１．０％未満の場合にはインサートメタ
ルの融点が高いために、２０．０％超の場合には接合界
面近傍に生成する金属化合物のために接合部破断強度が
低下する。１．０〜２０．０％のＰの場合には高い接合
部破断強度が得られる。

【００４８】図６はインサートメタルの厚みと接合破断
強度との関係を示した図である。厚みが１００μｍ以上
の箔では、接合部破断強度が不十分であることが明らか
である。

【００４９】図７は、拡散元素としてＰを用いた場合の
接合部近傍の母材の０℃の温度での靭性を求め、その結
果を拡散元素としてＢを用いた場合と比較して示したも
のである。この実験の条件は、表３、表４に示した。

【００５０】図７、表３、表４から、Ｐを拡散元素とし
た本発明では、Ｂを拡散元素とした場合より接合時間は
かなり長くなるが、接合温度を１０００℃以下にでき、
被接合材（母材）に対する熱影響を小さくして、接合部
近傍母材の靭性を高めることができる。

【００５１】なお、ここでの靭性は、接合済みの丸鋼試
験片からＪＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を採取し、こ
の試験片について衝撃試験を実施し、母材（ＳＴＫ４０
０）の熱影響部の結晶粒の粗大化を評価して得られたも
のであり、靭性の閾値については、一般構造材に要求さ
れる場合の多い５０Ｊを評価基準値として選んだ。

【００５２】表２は本発明合金箔に対する比較合金箔の
化学成分組成と、得られた接合部引張破断強度を示した
ものである。表２に示すように、比較合金箔No．２００
はＰ含有量が不足したために融点が１３００℃を超え、
結果として破断強度が著しく低くなった例、No．２０１
はＰ含有量が高く、接合部近傍に粗大な金属化合物が生
成して接合部破断強度が低下した例である。

【００５３】No．２０２はＳｉ量が不足して融点が１３
００℃以上になり、結果として接合部破断強度が著しく
低くなった例、No．２０３はＳｉ量が過多となって接合
時に粗大なＳｉＯ₂系酸化物がインサートメタル中に生
成して接合部破断強度が低下した例である。

【００５４】No．２０４はＶ量が不足して被接合材合金
表面に生成した酸化皮膜が十分に無害化されず接合部破
断強度が低くなった例、No．２０５はＶ量が過多となっ
て融点が極めて高くなり、液相拡散接合が十分に行われ
ず接合部破断強度が低くなった例である。

【００５５】No．２０６はＣｒを多量に含有しているた
め、融点が著しく高くなって、液相拡散接合が十分に行
われず接合部破断強度が低くなった例、No．２０７はＮ
ｉを多く含有しているため、Ｆｅ相中にＮｉ相が介在し
て組織不均一を生じ靭性を低下させ、接合部破断強度が
低くなった例である。

【００５６】No．２０８はＣｏ量が過多となり、粗大な
金属間化合物が生成して靭性が低下し、接合部破断強度
が低くなった例、No．２０９はＷ量が過多となり、粗大
な金属間化合物が生成して靭性が低下し、接合部破断強
度が低くなった例、No．２１０はＮｂ量が過多となり、
Ｆｅ−Ｎｂ系の金属間化合物が粗大析出して脆化し接合
部破断強度が低くなった例である。

【００５７】No．２１１はＴｉ量が過多となり、粗大な
金属間化合物の過剰生成により粗大な金属間化合物が生
成して靭性が低下し、接合部破断強度が低くなった例、
No．２１２は合金箔厚みが厚過ぎて接合部破断強度が低
くなった例である。

【００５８】上記のように、本発明の要件を部分的に満
足するが、本発明のすべての要件は満足していない比較
インサートメタルを用いた液相拡散接合によっては、目
標の接合部破断強度４００ＭＰａを達成することはでき
なかった。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】

【００６２】

【表４】

【００６３】

【表５】

【００６４】

【表６】

【００６５】

【表７】

【００６６】

【表８】

【００６７】

【表９】

【００６８】

【表１０】

【００６９】

【表１１】

【００７０】

【発明の効果】本発明は、各種のＦｅ基材料（厚鋼板、
鋼管、条鋼、棒鋼等）を接合対象として、酸化雰囲気中
で液相拡散接合を低温度で実施することができ、被接合
材（母材）に対して熱影響を小さくして破断強度の高い
接合部を確保することを可能にするものであり、液相拡
散接合の特長を、Ｆｅ基材料の接合にも有効に生かすこ
とができ、また、溶接による場合に比して接合時間も短
縮することができ、接合施工の工期を大幅に短縮するこ
とが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】丸鋼接合試験片を被接合材とする、液相拡散接
合用合金箔（インサートメタル）による液相拡散接合例
を示す平面説明図。

【図２】液相拡散接合により得られた丸鋼試験片と引張
試験片採取状態例を示す平面説明図。

【図３】引張試験片採取装置により採取された引張試験
片例を示す平面説明図。

【図４】Ｆｅ基材料を被接合材とした液相拡散接合での
Ｆｅベースのインサートメタル中のＶ量と接合部破断強
度の関係を表わす説明図。

【図５】Ｆｅ基材料を被接合材とした液相拡散接合での
Ｆｅベースのインサートメタル中のＰ量と接合部破断強
度の関係を表わす説明図。

【図６】Ｆｅ基材料を被接合材とした液相拡散接合での
Ｆｅベースのインサートメタルの厚みと接合部破断強度
との関係を表わす説明図。

【図７】Ｆｅ基材料を被接合材としたＦｅベースのイン
サートメタルによる液相拡散接合後の熱影響部（母材）
の０℃の温度での靭性を表わす説明図で、Ｂ系インサー
トメタルを用いた場合とＰ系インサートメタルを用いた
場合を比較して示したものである。

【符号の説明】

１被接合材（丸鋼）２液相拡散接合用合金箔（インサートメタル）３接合済み丸鋼試験片４接合衝合線５ＪＩＳＡ２号サブサイズ丸鋼引張試験片の採取位置６丸鋼の軸線方向および引張り試験片採取方向７丸鋼試験片ネジ部８ＪＩＳＡ２号サブサイズ丸鋼引張試験片９Ｖ溝（切欠き）の加工位置

フロントページの続き (72)発明者尾崎茂克千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (56)参考文献特開平２−151378（ＪＰ，Ａ) 特開平５−15982（ＪＰ，Ａ) 特開平９−323175（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 20/00,35/30 C22C 38/00 - 38/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｆｅ基材料同士を接合対象とする液相拡
散接合用合金箔であって、原子％で、Ｐ：１．０〜２０．０％、Ｓｉ：１．０〜１４．８３％、Ｖ：０．１〜２０．０％、を含有し、残部は実質的にＦｅおよび不可避の不純物か
らなる組成を有し、厚さが３．０〜１００μｍであるこ
とを特徴とする酸化雰囲気中で接合可能な液相拡散接合
用合金箔。
【請求項２】原子％でさらに、Ｃｒ：０．１〜２０．０％、Ｎｉ：０．１〜１５．０％、Ｃｏ：０．１〜１５．０％の一種または二種以上を含有することを特徴とする請求
項１記載の酸化雰囲気中で接合可能な液相拡散接合用合
金箔。
【請求項３】原子％でさらに、Ｗ：０．１〜１０．０％、Ｎｂ：０．１〜１０．０％、Ｔｉ：０．１〜１０．０％の一種または二種以上を含有することを特徴とする請求
項１又は２記載の酸化雰囲気中で接合可能な液相拡散接
合用合金箔。
【請求項４】組織の結晶構造が実質的に非晶質である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の
酸化雰囲気中で接合可能な液相拡散接合用合金箔。